JP2022115736A - Treatment apparatus and treatment method, and sulfur-containing substance generator - Google Patents

Treatment apparatus and treatment method, and sulfur-containing substance generator Download PDF

Info

Publication number
JP2022115736A
JP2022115736A JP2021012483A JP2021012483A JP2022115736A JP 2022115736 A JP2022115736 A JP 2022115736A JP 2021012483 A JP2021012483 A JP 2021012483A JP 2021012483 A JP2021012483 A JP 2021012483A JP 2022115736 A JP2022115736 A JP 2022115736A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sulfur
electrode
reaction
treatment
treated water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021012483A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
達則 清川
Tatsunori Kiyokawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2021012483A priority Critical patent/JP2022115736A/en
Publication of JP2022115736A publication Critical patent/JP2022115736A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

To provide a treatment apparatus and a treatment method which enable power generation and desulfurization treatment in anaerobic treatment of treated materials, as well as to improve the electrode reaction efficiency and utilize sulfur components generated by the electrode reaction.SOLUTION: There are provide a treatment apparatus and a treatment method, and a sulfur-containing substance generator connected to the treatment apparatus, the treatment apparatus comprising a reaction part for removing sulfur components in power generation and/or treated water by bringing electrodes into contact with treated water after the treated material has been treated anaerobically, and sulfur removal means for removing sulfur components deposited on the surface of electrodes in the reaction part. According to the present invention, the reaction part using electrodes enables efficient power generation and desulfurization treatment in a series of treatment processes. Furthermore, the means to remove the sulfur generated on the electrode surface prevents the electrode reaction efficiency from decreasing and enables the efficiency of the power generation and desulfurization process to be improved. In addition, the removed sulfur can be utilized as a beneficial sulfur-containing material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、被処理物の嫌気処理に係る処理装置及び処理方法に関するものである。また、本発明は、被処理物の嫌気処理に伴い、硫黄含有物質を生成する硫黄含有物質生成装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a treatment apparatus and a treatment method for anaerobic treatment of an object to be treated. The present invention also relates to a sulfur-containing substance producing apparatus for producing a sulfur-containing substance with anaerobic treatment of an object to be treated.

被処理物の処理に際しては、様々な処理方法が知られている。このような処理は、被処理物に含まれる成分や、排出される処理水の量などのように、被処理物自体に係る物性上の特徴や、処理効率とコストのバランスなどのように、処理を実施するための設備や運用に係る特徴などを考慮し、処理方法が選択されている。
また、処理においては、異なる処理方法を複数組み合わせることで、処理の効率化を図ることが行われている。
Various processing methods are known for processing an object to be processed. Such treatment is based on the characteristics of the physical properties of the object itself, such as the components contained in the object, the amount of treated water discharged, and the balance between treatment efficiency and cost. The treatment method is selected in consideration of the characteristics of the facility and operation for carrying out the treatment.
Further, in processing, efficiency of processing is improved by combining a plurality of different processing methods.

例えば、特許文献1には、有機物を含む被処理水の処理として、被処理水中に一対の電極を浸漬し、電気化学処理を行った後、被処理水を生物処理する処理について記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a treatment of water to be treated containing organic matter, in which a pair of electrodes are immersed in the water to be treated, electrochemical treatment is performed, and then the water to be treated is biologically treated. .

特開2004-330182号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-330182

特許文献1に記載されるように、電気化学処理と生物処理とを組み合わせた処理においては、それぞれの処理ごとに反応効率のよい反応を進行させ、処理全体としての処理効率を向上させることが可能となる。その一方で、一般的に、電気化学処理は電力消費に係るランニングコストの負担が大きいという課題がある。特許文献1に記載された処理では、電気化学処理単独よりはランニングコストの低減が可能とされている。しかしながら、特許文献1に記載された処理では、処理の系外から電気化学処理及び生物処理に係るエネルギーを供給する必要がある。したがって、処理時における更なる省エネルギー化が求められている。 As described in Patent Document 1, in a treatment that combines electrochemical treatment and biological treatment, it is possible to promote a reaction with good reaction efficiency for each treatment and improve the treatment efficiency as a whole treatment. becomes. On the other hand, in general, electrochemical processing has a problem that the burden of running costs related to power consumption is large. It is said that the treatment described in Patent Document 1 can reduce the running cost more than the electrochemical treatment alone. However, in the treatment described in Patent Document 1, it is necessary to supply energy for electrochemical treatment and biological treatment from outside the treatment system. Therefore, there is a demand for further energy saving during processing.

近年、処理時における設備駆動電力を抑え、省エネルギー化に優れるものとするために、処理の工程上でエネルギーの回収・利用が可能な技術が検討されている。
このような技術の一つとして、生物処理により発生したバイオガスを利用したエネルギーの回収が行われているが、バイオガスの貯留・精製設備や、バイオガスの燃焼により得られた熱エネルギーをガスエンジンやガスタービンを介して電気エネルギーに変換する設備など、付帯設備が必要となる。したがって、処理において、より簡便かつ効率的にエネルギーを回収・利用する技術が求められている。
In recent years, technologies capable of recovering and utilizing energy in the process of treatment have been studied in order to reduce the power required to drive equipment during treatment and achieve excellent energy savings.
As one of such technologies, energy is recovered using biogas generated by biological treatment. Ancillary equipment is required, such as equipment for converting to electrical energy via an engine or gas turbine. Therefore, there is a demand for a technique for recovering and utilizing energy more simply and efficiently in processing.

処理においてエネルギーを簡便かつ効率的に回収する技術としては、処理工程上に電極を設け、電極反応により直接電気エネルギーを回収することが考えられる。このとき、電極反応に供する電子供与体として処理工程上の水溶液(被処理水や処理水)中に含まれる還元性物質を用いることで、電極反応によるエネルギー回収と同時に、被処理水や処理水に対する電気化学処理を行うことができ、処理の効率向上と省エネルギー化の実現が期待できる。本発明者らは、特に、嫌気処理に伴い発生する硫化水素を電子供与体として用いることにより、併せて処理水の脱硫処理も可能となることを既に見出している。 As a technique for simply and efficiently recovering energy in the treatment, it is conceivable to provide electrodes on the treatment process and directly recover electrical energy through electrode reactions. At this time, by using a reducing substance contained in the aqueous solution (to-be-treated water or treated water) in the treatment process as an electron donor to be subjected to the electrode reaction, at the same time as energy recovery by the electrode reaction, the to-be-treated water or treated water It is possible to perform electrochemical treatment for , and it is expected to improve the efficiency of treatment and realize energy saving. The present inventors have already found that the use of hydrogen sulfide generated during anaerobic treatment as an electron donor also enables desulfurization of treated water.

一方、本発明者らは、検討を重ねる中で、嫌気処理工程上に電極を設けて電極反応を行う際、電極表面に硫黄成分が堆積して電極反応効率が低下すること、及び、電極表面に堆積した硫黄成分の後処理が必要となるという課題があることを見出した。 On the other hand, in the course of repeated studies, the present inventors have found that when an electrode is provided on the anaerobic treatment process and an electrode reaction is performed, the electrode reaction efficiency is reduced due to the deposition of sulfur components on the electrode surface. It was found that there is a problem that post-treatment of the sulfur component deposited on the surface is required.

本発明の課題は、被処理物に対する嫌気処理において、電極反応によるエネルギーの回収・利用や処理水の脱硫処理を可能とするとともに、電極反応効率の向上及び電極反応で生成する硫黄成分の活用を可能とする処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置を提供することである。 The object of the present invention is to enable recovery and utilization of energy by electrode reaction and desulfurization treatment of treated water in anaerobic treatment of objects to be treated, as well as to improve electrode reaction efficiency and utilize sulfur components generated by electrode reaction. It is an object of the present invention to provide a processing apparatus, a processing method, and a sulfur-containing substance generation apparatus that make it possible.

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、被処理物を嫌気処理した後の処理水中に含まれる還元性物質を電子供与体として電極反応を行うことにより、効率的なエネルギーの回収・利用や処理水の脱硫処理が可能となること、及び、電極反応により電極表面に堆積した硫黄除去手段を設けることで、電極反応における電極反応の効率低下を抑制することが可能となることを見出した。さらに、本発明者は、硫黄除去手段で除去された硫黄成分を回収、精製することで、有益な硫黄含有物質として活用が可能となることを見出した。これにより、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置である。
なお、本発明において、「硫黄成分の除去」には、硫黄成分を除去する対象や処理内容が異なる複数の工程が含まれる。したがって、以下、処理水中の硫黄成分を除去することを「(処理水の)脱硫処理」、電極表面に堆積した硫黄成分を除去することを「(電極表面の)硫黄除去」と呼び、それぞれの硫黄成分の除去に係る工程を区別する。
As a result of intensive studies on the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have found that by performing an electrode reaction using a reducing substance contained in the treated water after anaerobic treatment of the object to be treated as an electron donor, efficient energy recovery and It has been found that it is possible to desulfurize the treated water, and that it is possible to suppress the decrease in the efficiency of the electrode reaction in the electrode reaction by providing means for removing sulfur deposited on the electrode surface due to the electrode reaction. rice field. Furthermore, the inventors have found that by recovering and refining the sulfur components removed by the sulfur removing means, it is possible to utilize them as beneficial sulfur-containing substances. This completes the present invention.
That is, the present invention is the following treatment apparatus, treatment method, and sulfur-containing substance generation apparatus.
In the present invention, "removal of sulfur components" includes a plurality of processes with different targets for removing sulfur components and different processing contents. Therefore, hereinafter, the removal of sulfur components in the treated water is referred to as "desulfurization treatment (of treated water)", and the removal of sulfur components deposited on the electrode surface is referred to as "sulfur removal (on the electrode surface)". A distinction is made between the steps involved in the removal of sulfur components.

上記課題を解決するための本発明の処理装置は、被処理物に対する嫌気処理を行う処理装置であって、被処理物が嫌気処理された後の処理水と電極を接触させ、発電及び/又は処理水中の硫黄成分を除去する反応部と、反応部の電極表面に堆積した硫黄成分を除去する硫黄除去手段と、を備えるという特徴を有する。
本発明の処理装置は、処理装置に電極を用いた反応部を設置することで、処理における一連の処理過程の中で発電を実施することが可能となる。これにより、設備を大型化することなく、効率的な発電を実施し、エネルギーの回収・利用が可能となる。また、処理水の脱硫処理のための設備を別途設けることなく、効率的な脱硫処理を実施することが可能となる。さらに、電極反応により電極表面に生じた硫黄を除去する手段を設けることにより、電極反応の効率が低下することを抑制し、発電及び脱硫処理の効率向上が可能となる。
A processing apparatus of the present invention for solving the above problems is a processing apparatus that performs anaerobic treatment of an object to be treated, wherein the treated water after the anaerobic treatment of the object to be treated is brought into contact with an electrode to generate power and/or It is characterized by comprising a reaction section for removing sulfur components in the treated water and a sulfur removing means for removing sulfur components deposited on the electrode surface of the reaction section.
The processing apparatus of the present invention can generate power during a series of processing steps by installing a reaction section using electrodes in the processing apparatus. As a result, it is possible to efficiently generate power and recover and use energy without increasing the size of the facility. In addition, efficient desulfurization treatment can be performed without separately providing equipment for desulfurization treatment of treated water. Furthermore, by providing a means for removing sulfur generated on the electrode surface by the electrode reaction, it is possible to suppress the decrease in the efficiency of the electrode reaction and improve the efficiency of power generation and desulfurization treatment.

また、本発明の処理装置の一実施態様としては、硫黄除去手段は、硫黄酸化細菌を用いるという特徴を有する。
この特徴によれば、比較的簡易な構造及び操作により、電極表面に堆積した硫黄成分を除去することが可能となる。
Further, one embodiment of the treatment apparatus of the present invention is characterized in that the sulfur removing means uses sulfur-oxidizing bacteria.
According to this feature, it is possible to remove the sulfur component deposited on the electrode surface with a relatively simple structure and operation.

また、本発明の処理装置の一実施態様としては、硫黄除去手段は、反応部に対する処理水の流路を切り替える流路切替部を備えるという特徴を有する。
この特徴によれば、処理水の流路を変えることで、反応部におけるアノードとカソードを切り替えることができる。このとき、電極表面で生じる反応の種類が変わるため、電極表面に堆積した硫黄成分を除去する反応を進行させることができる。これにより、電極を取り出すことなく、電極表面に堆積した硫黄成分を除去することが可能となる。
Further, as one embodiment of the treatment apparatus of the present invention, the sulfur removal means has a feature of including a flow path switching section for switching the flow path of the treated water to the reaction section.
According to this feature, the anode and cathode in the reaction section can be switched by changing the flow path of the treated water. At this time, since the type of reaction that occurs on the electrode surface changes, the reaction that removes the sulfur component deposited on the electrode surface can proceed. This makes it possible to remove the sulfur component deposited on the electrode surface without removing the electrode.

また、本発明の処理装置の一実施態様としては、流路切替部は、反応部に対する処理水の供給・停止を制御する制御部を備えるという特徴を有する。
この特徴によれば、硫黄除去に係る流路切替部の制御を、より精度高く、好適なタイミングで実行することが可能となる。また、処理水の時間変動に応じ、発電や脱硫処理を主に行う時間帯と、電極表面に堆積した硫黄成分の除去処理を主に行う時間帯を分けるなど、処理装置全体として効率的な運転を行うことが可能となる。
Further, as one embodiment of the processing apparatus of the present invention, the channel switching section has a feature of including a control section for controlling supply/stop of the treated water to the reaction section.
According to this feature, it becomes possible to perform the control of the flow path switching unit related to sulfur removal with higher accuracy and at suitable timing. In addition, according to the time fluctuation of the treated water, the treatment system as a whole can be operated efficiently by dividing the time period during which power generation and desulfurization treatment is mainly performed and the time period during which the sulfur component deposited on the electrode surface is mainly removed. It is possible to do

また、本発明の処理装置の一実施態様としては、反応部の電極配置を入れ替える電極入替手段を設けるという特徴を有する。
この特徴によれば、簡便な操作により、反応部におけるアノードとカソードを入れ替えることができ、アノード側の電極反応が進行することで表面に硫黄成分が堆積した電極を、容易にカソード側の反応に供することが可能となる。これにより、電極表面に堆積した硫黄除去を行うことができるとともに、反応部における処理を連続して行うことが可能となる。
Further, one embodiment of the processing apparatus of the present invention is characterized by providing an electrode replacement means for replacing the electrode arrangement of the reaction section.
According to this feature, the anode and the cathode in the reaction section can be replaced by a simple operation, and the electrode on which the sulfur component is deposited on the surface can be easily transferred to the reaction on the cathode side as the electrode reaction on the anode side proceeds. It becomes possible to provide This makes it possible to remove sulfur deposited on the surface of the electrode and to perform the treatment in the reaction section continuously.

また、上記課題を解決するための本発明の処理方法としては、被処理物に対する嫌気処理を行う処理方法であって、被処理物が嫌気処理された後の処理水と電極を接触させ、発電及び/又は処理水中の硫黄成分を除去する電極反応を行う反応工程と、反応工程に用いる電極表面に堆積した硫黄成分を除去する硫黄除去工程と、を備えるという特徴を有する。
本発明の処理方法は、水処理において電極を用いた電極反応工程を設けることで、水処理における一連の処理過程の中で発電を実施することが可能となる。これにより、設備を大型化することなく、効率的な発電を実施し、エネルギーの回収・利用が可能となる。また、脱硫処理のための設備を別途設けることなく、効率的な脱硫処理を実施することが可能となる。さらに、電極反応により電極表面に生じた硫黄を除去する手段を設けることにより、電極反応の効率が低下することを抑制し、発電及び脱硫処理の効率向上が可能となる。
Further, as a processing method of the present invention for solving the above problems, there is a processing method for performing anaerobic treatment on the object to be treated, wherein the treated water after the object to be treated is anaerobicly treated is brought into contact with the electrode to generate power. and/or a reaction step of performing an electrode reaction to remove sulfur components in the treated water, and a sulfur removal step of removing sulfur components deposited on the surface of the electrode used in the reaction step.
In the treatment method of the present invention, by providing an electrode reaction step using electrodes in water treatment, it is possible to generate power in a series of treatment processes in water treatment. As a result, it is possible to efficiently generate power and recover and use energy without increasing the size of the facility. Moreover, it is possible to perform efficient desulfurization treatment without separately providing equipment for desulfurization treatment. Furthermore, by providing a means for removing sulfur generated on the electrode surface by the electrode reaction, it is possible to suppress the decrease in the efficiency of the electrode reaction and improve the efficiency of power generation and desulfurization treatment.

また、上記課題を解決するための本発明の硫黄含有物質生成装置としては、被処理物に対する嫌気処理を行う処理装置に接続される硫黄含有物質生成装置であって、処理装置は、被処理物が嫌気処理された後の処理水と電極を接触させ、発電及び/又は処理水中の硫黄成分を除去する反応部と、反応部の電極表面に堆積した硫黄成分を除去する硫黄除去手段と、を備えており、硫黄除去手段により除去された硫黄成分を回収する硫黄成分回収手段と、硫黄成分回収手段で回収した硫黄成分を硫黄含有物質として精製する精製手段と、を備えるという特徴を有する。
本発明の硫黄含有物質生成装置は、被処理物の嫌気処理を行い、電極反応による発電や脱硫処理を行う反応部と、電極表面に堆積した硫黄成分を除去する手段とを備える処理装置に対して接続され、この処理装置から硫黄成分を回収、精製することで、電極表面に堆積した硫黄成分の後処理を行うとともに、処理装置内外で活用できる有益な硫黄含有物質を得ることが可能となる。
Further, a sulfur-containing substance generating device of the present invention for solving the above problems is a sulfur-containing substance generating device connected to a processing device that performs anaerobic treatment of an object to be processed, wherein the processing device comprises an object to be processed A reaction unit for removing sulfur components in the generated and/or treated water by contacting the electrode with the treated water after anaerobic treatment, and a sulfur removal means for removing the sulfur component deposited on the electrode surface of the reaction unit. and a sulfur component recovery means for recovering the sulfur component removed by the sulfur removal means, and a refining means for refining the sulfur component recovered by the sulfur component recovery means as a sulfur-containing substance.
The sulfur-containing substance generating apparatus of the present invention is a processing apparatus comprising a reaction unit that performs anaerobic treatment of a material to be treated, generates electricity by electrode reaction and performs desulfurization treatment, and a means for removing sulfur components deposited on the electrode surface. By recovering and purifying the sulfur component from this processing equipment, it is possible to post-process the sulfur component deposited on the electrode surface and obtain a useful sulfur-containing substance that can be used inside and outside the processing equipment. .

本発明によれば、被処理物に対する嫌気処理において、電極反応によるエネルギーの回収・利用や処理水の脱硫処理を可能とするとともに、電極反応効率の向上及び電極反応で生成する硫黄成分の活用を可能とする処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置を提供することができる。 According to the present invention, in the anaerobic treatment of the object to be treated, it is possible to recover and use energy by electrode reaction and desulfurize the treated water, improve the electrode reaction efficiency, and utilize the sulfur component generated by the electrode reaction. It is possible to provide a processing apparatus, a processing method, and a sulfur-containing substance generation apparatus that make it possible.

本発明の第1の実施態様における処理装置の概略説明図である。1 is a schematic explanatory diagram of a processing apparatus according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1の実施態様の処理装置における硫黄除去手段の別態様を示す概略説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing another aspect of the sulfur removal means in the treatment apparatus of the first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施態様の処理装置及び硫黄含有物質生成装置を示す概略説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing a treatment device and a sulfur-containing substance generation device of a first embodiment of the present invention; 本発明の第2の実施態様における処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus in the 2nd embodiment of this invention. 本発明の第3の実施態様における処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus in the 3rd embodiment of this invention. 本発明の第4の実施態様における処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus in the 4th embodiment of this invention. 本発明の第5の実施態様における処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus in the 5th embodiment of this invention. 本発明の第6の実施態様における処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus in the 6th embodiment of this invention.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置の実施態様を詳細に説明する。本発明における処理方法は、本発明における処理装置の作動の説明に置き換えるものとする。
なお、実施態様に記載する処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置については、本発明に係る処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereafter, embodiment of the processing apparatus, processing method, and sulfur-containing substance production|generation apparatus based on this invention is described in detail, referring drawings. The processing method in the present invention shall be replaced with the description of the operation of the processing apparatus in the present invention.
It should be noted that the treatment apparatus, treatment method, and sulfur-containing material generation apparatus described in the embodiments are merely examples for explaining the treatment apparatus, treatment method, and sulfur-containing material generation apparatus according to the present invention, and are limited to this. not to be

本発明の処理装置において、処理対象である被処理物は、嫌気処理後の処理水中に電極と反応する還元性物質が含まれるものであれば特に限定されず、固体あるいは液体のいずれであってもよい。なお、還元性物質は、処理装置に導入する前の被処理物に含有されているものであってもよく、処理装置における処理経過に伴って生成され、処理水中に存在するものであってもよい。
具体的な被処理物の例としては、例えば、食品工場、化学工場、紙パルプ工場等の各種工場から排出される工業排水や、下水などの生活排水などのような排水(廃水)が挙げられる。また、被処理物の他の例としては、例えば、家庭や各種工場から排出する生ごみや食品廃棄物、木などバイオマスのほか、各種工場から排出される工業排水や下水などの生活排水を処理した後の余剰汚泥などのような固体廃棄物が挙げられる。ここで、被処理物が固体である場合、嫌気処理後の処理水とは、固体分を除去した濾液を指すものである。
なお、以下の実施態様においては、被処理物として、嫌気処理を経ることで処理水中に還元性物質が存在する排水(以下、「被処理水」と呼ぶ。)について主に説明するが、これに限定されるものではない。
In the treatment apparatus of the present invention, the object to be treated is not particularly limited as long as the treated water after anaerobic treatment contains a reducing substance that reacts with the electrode, and may be either solid or liquid. good too. The reducing substance may be contained in the material to be treated before it is introduced into the treatment apparatus, or may be produced during the course of treatment in the treatment apparatus and present in the treated water. good.
Examples of specific objects to be treated include industrial wastewater discharged from various factories such as food factories, chemical factories, and paper pulp factories, and wastewater such as domestic wastewater such as sewage. . Other examples of materials to be treated include raw garbage and food waste discharged from homes and various factories, biomass such as wood, and domestic wastewater such as industrial wastewater and sewage discharged from various factories. solid waste such as excess sludge after sludge. Here, when the object to be treated is solid, the treated water after anaerobic treatment refers to the filtrate from which the solid content has been removed.
In the following embodiments, wastewater in which reducing substances are present in the treated water after undergoing anaerobic treatment (hereinafter referred to as "treated water") will be mainly described as the object to be treated. is not limited to

また、本発明において、処理水中に含まれる還元性物質とは、電子供与体として機能するものであればよく、特に限定されない。ある物質が電子供与体として機能するか否かは、電子受容体として機能する物質(以下、単に「電子受容体」と呼ぶ)との組み合わせによって相対的に決まるものである。つまり、本発明における還元性物質は、電子受容体よりも電子を放出しやすいもの、すなわち電子受容体よりも酸化還元電位が低いものとすることが挙げられる。例えば、電子受容体として酸素を用いた場合、本発明における還元性物質は、酸素よりも酸化還元電位が低いものであればよく、このような還元性物質としては、硫化水素、水素、アンモニアなどが挙げられる。 Moreover, in the present invention, the reducing substance contained in the treated water is not particularly limited as long as it functions as an electron donor. Whether or not a substance functions as an electron donor is relatively determined by the combination with a substance that functions as an electron acceptor (hereinafter simply referred to as "electron acceptor"). That is, the reducing substance in the present invention may be one that releases electrons more easily than the electron acceptor, that is, one that has a lower oxidation-reduction potential than the electron acceptor. For example, when oxygen is used as the electron acceptor, the reducing substance in the present invention may have a lower oxidation-reduction potential than oxygen. Such reducing substances include hydrogen sulfide, hydrogen, ammonia, and the like. are mentioned.

〔第1の実施態様〕
[処理装置]
図1は、本発明の第1の実施態様における処理装置の構造を示す概略説明図である。
本実施態様における処理装置1Aは、図1に示すように、処理槽2と、反応部3と、硫黄除去手段4とを備えるものである。なお、本実施態様においては、処理対象となる被処理物が、嫌気処理を経ることで処理水中に還元性物質が存在する排水(以下、「被処理水W」と呼ぶ。)である場合について説明する。
また、本実施態様における処理装置1Aは、図1に示すように、処理槽2に被処理水Wを導入する導入配管L1と、処理槽2と反応部3を接続し、処理槽2で被処理水Wが処理された後の処理水W1を反応部3に供給する接続配管L2と、電極反応後の処理水W2を反応部3から排出する排出配管L3とを備えている。
[First embodiment]
[Processing device]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the structure of a processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
A treatment apparatus 1A in this embodiment comprises a treatment tank 2, a reaction section 3, and a sulfur removing means 4, as shown in FIG. In this embodiment, the object to be treated to be treated is wastewater (hereinafter referred to as "treated water W") in which reducing substances are present in the treated water through anaerobic treatment. explain.
Further, as shown in FIG. 1, the treatment apparatus 1A in this embodiment connects the treatment tank 2 and the reaction section 3 with an introduction pipe L1 for introducing the water W to be treated into the treatment tank 2, A connection pipe L2 for supplying the treated water W1 after the treated water W to the reaction part 3 and a discharge pipe L3 for discharging the treated water W2 after the electrode reaction from the reaction part 3 are provided.

(処理槽)
処理槽2は、被処理水Wに対して嫌気処理を行うための槽である。
処理槽2で行う処理は、被処理水W中に含まれる処理対象に合った処理であり、処理後の処理水W1中に還元性物質を含むものであれば、特に制限されない。例えば、嫌気的な環境下での生物処理(嫌気処理)として、酸生成菌及びメタン生成菌によるメタン発酵や、脱窒菌により硝酸・亜硝酸の還元を行う脱窒処理や、硫酸還元菌により硫酸の還元を行う硫酸還元処理等が挙げられる。さらに、処理コストや生成ガスの有用性の観点から、メタンを生成するメタン発酵が特に好ましい。なお、処理槽2は、単一槽であってもよく、複数の槽からなるものであってもよい。例えば、処理槽2で行う処理がメタン発酵である場合、酸生成槽とメタン発酵槽のように複数槽の組み合わせを処理槽2として用いること等が挙げられる。
(Treatment tank)
The treatment tank 2 is a tank for performing an anaerobic treatment on the water W to be treated.
The treatment performed in the treatment tank 2 is suitable for the treatment target contained in the water W to be treated, and is not particularly limited as long as the treated water W1 after treatment contains reducing substances. For example, biological treatment in an anaerobic environment (anaerobic treatment) includes methane fermentation by acidogenic bacteria and methanogenic bacteria, denitrification by reducing nitric acid and nitrite by denitrifying bacteria, and sulfuric acid by sulfate reducing bacteria. and a sulfuric acid reduction treatment for reducing the Furthermore, methane fermentation, which produces methane, is particularly preferred from the viewpoint of processing costs and usefulness of produced gas. In addition, the processing tank 2 may be a single tank, or may be composed of a plurality of tanks. For example, when the treatment performed in the treatment tank 2 is methane fermentation, a combination of a plurality of tanks such as an acid production tank and a methane fermentation tank may be used as the treatment tank 2 .

処理槽2において、嫌気処理のうち、特にメタン発酵を行う場合、被処理水Wを処理した後の処理水W1中には、メタンのほか、硫化水素、水素、アンモニア等が生成する。なお、これら生成物は、本発明における還元性物質に相当するものである。 In the treatment tank 2, when methane fermentation is performed among anaerobic treatments, in addition to methane, hydrogen sulfide, hydrogen, ammonia, etc. are generated in the treated water W1 after treating the water W to be treated. These products correspond to reducing substances in the present invention.

処理槽2で処理された被処理水Wは還元性物質を含有する処理水W1となり、接続配管L2を介して、反応部3へ導入される。 The water to be treated W treated in the treatment tank 2 becomes treated water W1 containing reducing substances, and is introduced into the reaction section 3 via the connecting pipe L2.

(反応部)
反応部3は、処理水W1中の還元性物質を電子供与体とした電極反応を行うためのものである。また、反応部3では、この電極反応によって発電や脱硫処理を行うことができる。
以下、本実施態様の反応部3の構造について、発電に係る観点から説明する。なお、本実施態様の反応部3による脱硫処理の詳細については後述する。
(Reaction part)
The reaction unit 3 is for performing an electrode reaction using a reducing substance in the treated water W1 as an electron donor. Further, in the reaction section 3, power generation and desulfurization can be performed by this electrode reaction.
Hereinafter, the structure of the reaction section 3 of this embodiment will be described from the viewpoint of power generation. The details of the desulfurization treatment by the reaction section 3 of this embodiment will be described later.

本実施態様の反応部3は、図1に示すように、処理槽2の後段に設けられ、第1のセル31a及び第2のセル31bと、セル31a、31bの間を仕切るように設けられたイオン交換体35と、セル31a、31bにそれぞれ配置された電極33a、33bとを備えている。ここで、第1のセル31aは、処理槽2から接続配管L2を介して導入された処理水W1が電極33aに接触するように形成されており、第1のセル31aに配置された電極33aはアノードとして機能する。一方、第2のセル31bは、電子受容体を貯留ないしは供給するように形成されており、第2のセル31bに配置された電極33bはカソードとして機能する。また、電極33a、33bは導線により外部回路と接続されている(不図示)。これにより、反応部3において、還元性物質が電子供与体として作用することで発生する電気エネルギーの回収及び利用が可能となる。 As shown in FIG. 1, the reaction section 3 of this embodiment is provided after the processing tank 2, and is provided so as to partition the cells 31a and 31b from the first cell 31a and the second cell 31b. and electrodes 33a and 33b arranged in cells 31a and 31b, respectively. Here, the first cell 31a is formed so that the treated water W1 introduced from the treatment tank 2 through the connecting pipe L2 comes into contact with the electrode 33a. acts as an anode. On the other hand, the second cell 31b is formed to store or supply an electron acceptor, and the electrode 33b arranged in the second cell 31b functions as a cathode. Also, the electrodes 33a and 33b are connected to an external circuit by conducting wires (not shown). As a result, it is possible to recover and utilize electrical energy generated by the reducing substance acting as an electron donor in the reaction section 3 .

第1のセル31aは、電極33aを備え、処理水W1が電極33aに接触するように形成されているものであればよく、特に素材や形状は問わない。例えば、図1に示すように、接続配管L2を介して処理水導入口32aから導入された処理水W1を一時的に貯留可能なスペースを有し、電極33aに接触した後の処理水W2を処理水排出口32bから排出するための排出配管L3を備えるものとすること等が挙げられる。これにより、処理水W1中の還元性物質は電子供与体として電極33aに電子を供与した後、排出配管L3を介して速やかに排出される。
なお、接続配管L2及び/又は排出配管L3に、バルブ等の流量調整機構を設けるものとしてもよい。これにより、電極33aに接触させる処理水W1の量及び流速を調整し、電極33aに対する物質移動速度を制御することが可能となる。
The first cell 31a is provided with an electrode 33a, and the material and shape are not particularly limited as long as it is formed so that the treated water W1 is in contact with the electrode 33a. For example, as shown in FIG. 1, there is a space that can temporarily store the treated water W1 introduced from the treated water inlet 32a through the connection pipe L2, and the treated water W2 after contact with the electrode 33a is stored. For example, a discharge pipe L3 for discharging from the treated water discharge port 32b may be provided. As a result, the reducing substances in the treated water W1 donate electrons to the electrode 33a as electron donors, and then are rapidly discharged through the discharge pipe L3.
A flow control mechanism such as a valve may be provided in the connection pipe L2 and/or the discharge pipe L3. This makes it possible to adjust the amount and flow rate of the treated water W1 brought into contact with the electrode 33a and control the mass transfer rate with respect to the electrode 33a.

排出配管L3を介して排出された処理水W2は、河川などへの放流が可能な水質を満たすものであれば、そのまま放流することが可能である。また、排出配管L3の後段に、処理水W2を更に処理するための処理設備を設け、処理水W2を処理した後、系外へ排出するものとしてもよい。このような処理設備としては、処理水W2が系外あるいは河川への放流が可能な水質となるように処理できるものであれば特に限定されない。例えば、曝気槽やpH調整槽などが挙げられる。 The treated water W2 discharged through the discharge pipe L3 can be discharged as it is if it satisfies the water quality that allows discharge to a river or the like. A treatment facility for further treating the treated water W2 may be provided downstream of the discharge pipe L3, and after the treated water W2 is treated, it may be discharged to the outside of the system. Such a treatment facility is not particularly limited as long as it can treat the treated water W2 so that it can be discharged outside the system or into a river. Examples include an aeration tank and a pH adjustment tank.

なお、排出配管L3を処理槽2と接続し、処理水W2を系外に放出せずに、処理槽2に返送するものとしてもよい。これにより、被処理水Wが繰り返し処理されることになり、処理効率を向上させることが可能となる。
このとき、電極33aにおける反応後の処理水W2は、式1や式2に示すように水素イオン濃度が上昇し、pHが酸性を示す溶液となる。したがって、処理水W2をpH調整剤として利用することができる。特に、嫌気処理としてメタン発酵を行う場合、酸生成槽内の反応を好適に進行させるためには、酸生成槽内のpHは酸性寄りにあることが好ましいことが知られている。したがって、反応部3から排出配管L3を介して処理槽2(酸生成槽)に返送される処理水W2は、酸生成槽内の反応を好条件下で進行するためのpH調整剤として好適に利用される。
また、反応部3から処理槽2としてメタン発酵槽へと処理水W2を返送するように排出配管L3を接続するものとしてもよい。このとき、電極33aにおける反応後の処理水W2は、式1や式2に示すように溶存する硫化水素の濃度が低下した溶液となる。メタン発酵槽内のグラニュール層に含まれるメタン菌は、硫化水素により代謝を阻害されることが知られている。このため、反応部3から処理槽2(メタン発酵槽)に返送される処理水W2は、メタン発酵を阻害することなくメタン発酵槽内を循環することができるという効果を奏する。
Alternatively, the discharge pipe L3 may be connected to the treatment tank 2 so that the treated water W2 is returned to the treatment tank 2 without being discharged outside the system. As a result, the water W to be treated is repeatedly treated, and the treatment efficiency can be improved.
At this time, the treated water W2 after the reaction at the electrode 33a has an increased hydrogen ion concentration as shown in Equations 1 and 2, and becomes a solution with an acidic pH. Therefore, the treated water W2 can be used as a pH adjuster. In particular, when methane fermentation is performed as an anaerobic treatment, it is known that the pH in the acid-producing tank is preferably on the acidic side in order to favorably progress the reaction in the acid-producing tank. Therefore, the treated water W2 returned from the reaction section 3 to the treatment tank 2 (acid generation tank) through the discharge pipe L3 is suitable as a pH adjuster for the reaction in the acid generation tank to proceed under favorable conditions. used.
Further, a discharge pipe L3 may be connected so as to return the treated water W2 from the reaction section 3 to the methane fermentation tank as the treatment tank 2. At this time, the treated water W2 after the reaction at the electrode 33a becomes a solution in which the concentration of dissolved hydrogen sulfide is lowered as shown in the formulas (1) and (2). Hydrogen sulfide inhibits the metabolism of methane bacteria contained in the granule layer in the methane fermentation tank. Therefore, the treated water W2 returned from the reaction unit 3 to the treatment tank 2 (methane fermentation tank) can circulate in the methane fermentation tank without inhibiting the methane fermentation.

第2のセル31bは、電極33bを備え、処理水W1中の還元性物質に対する電子受容体を貯留ないしは供給するように形成されているものであればよく、特に素材や形状は問わない。 The second cell 31b is provided with an electrode 33b, and may be formed so as to store or supply an electron acceptor for reducing substances in the treated water W1, and its material and shape are not particularly limited.

ここで、電子受容体の形態は、気体、液体のいずれであってもよい。なお、液体としては、固体薬剤を溶解させた溶液であってもよく、気体を混合(溶解)させた溶液であってもよい。 Here, the form of the electron acceptor may be either gas or liquid. The liquid may be a solution in which a solid drug is dissolved, or a solution in which a gas is mixed (dissolved).

本実施態様において電子受容体の具体的な例については、例えば、気体としては、酸素及び酸素を含む気体が挙げられる。なお、酸素を含む気体とは、空気のように混合物として酸素を含むものや、二酸化炭素のように化合物を構成する元素として酸素を含むものが挙げられる。電子受容体として気体を用いた場合、反応後に排出したものの処理が不要(あるいは容易)であることや、入手に係るコストを低減できるという利点がある。なお、これらの利点を最大限活用するためには、電子受容体として、空気を用いることが特に好ましい。
また、本実施態様において電子受容体の他の例としては、例えば、液体として、溶存酸素を含む溶液や、フェリシアン化カリウム水溶液のような酸化剤の水溶液等が挙げられる。電子受容体として液体を用いた場合、電子受容体として効果の高い化合物(酸化剤)の取り扱いが容易となるため、電極反応効率をより向上させることができるという利点がある。なお、電極反応効率を向上させるという観点からすると、電子受容体としては、フェリシアン化カリウム水溶液を用いることが特に好ましい。
Specific examples of the electron acceptor in this embodiment include, for example, oxygen and oxygen-containing gases. The gas containing oxygen includes a gas containing oxygen as a mixture such as air and a gas containing oxygen as an element constituting a compound such as carbon dioxide. When a gas is used as an electron acceptor, there are advantages in that it is not necessary (or easy) to dispose of the material discharged after the reaction, and that the cost associated with acquisition can be reduced. In order to maximize these advantages, it is particularly preferable to use air as the electron acceptor.
Other examples of the electron acceptor in this embodiment include, for example, a solution containing dissolved oxygen, an aqueous solution of an oxidizing agent such as an aqueous solution of potassium ferricyanide, and the like. When a liquid is used as an electron acceptor, it becomes easy to handle a compound (oxidizing agent) that is highly effective as an electron acceptor, so there is an advantage that the electrode reaction efficiency can be further improved. From the viewpoint of improving the electrode reaction efficiency, it is particularly preferable to use an aqueous solution of potassium ferricyanide as the electron acceptor.

第2のセル31bとしては、例えば、図1に示すように、第2のセル31bに、液体を貯留可能なスペースを設け、電子受容体供給口34a及び電子受容体排出口34bとして、それぞれ電子受容体の溶液の供給及び反応後の溶液の排出が可能なものを設けることが挙げられる。
第2のセル31bの他の例としては、第2のセル31bに、気体状の電子受容体(酸素、空気など)を電極33bに対して供給するために、気体を供給するための電子受容体供給口34a及び反応後の気体を排出するための電子受容体排出口34bを設けることが挙げられる。
これにより、電極33aからの電子を、電極33bを介して電子受容体が受け取ることができ、電極33aと電極33bの間に電流が流れて発電が行われる。また、反応後の電子受容体は電子受容体排出口34bを介して速やかに反応部3の外部に排出される。
なお、電子受容体供給口34a及び/又は電子受容体排出口34bにバルブ等の流量調整機構を設け、第2のセル31bにおける電子受容体の濃度を調整できるものとしてもよい。さらに、電極33aにおける反応により生成した電子量に応じた電子受容体濃度が維持されるように流量調整機構を制御する制御機構を設けるものとしてもよい。これにより、電極33a及び電極33b間の電子移動に係る反応効率の低下を抑制し、電極反応効率の低下を抑制することが可能となる。
As the second cell 31b, for example, as shown in FIG. 1, a space capable of storing liquid is provided in the second cell 31b, and electron For example, it is possible to supply the receptor solution and to discharge the solution after the reaction.
Another example of the second cell 31b is an electron acceptor for supplying a gaseous electron acceptor (oxygen, air, etc.) to the electrode 33b in the second cell 31b. For example, an electron acceptor outlet 34b for discharging the reacted gas and an electron acceptor outlet 34a may be provided.
As a result, electrons from the electrode 33a can be received by the electron acceptor via the electrode 33b, and current flows between the electrodes 33a and 33b to generate power. Further, the electron acceptor after the reaction is quickly discharged to the outside of the reaction section 3 through the electron acceptor discharge port 34b.
The electron acceptor supply port 34a and/or the electron acceptor outlet 34b may be provided with a flow control mechanism such as a valve to adjust the concentration of the electron acceptor in the second cell 31b. Furthermore, a control mechanism may be provided to control the flow rate adjustment mechanism so that the electron acceptor concentration corresponding to the amount of electrons generated by the reaction at the electrode 33a is maintained. As a result, it is possible to suppress a decrease in reaction efficiency related to electron transfer between the electrodes 33a and 33b, and to suppress a decrease in electrode reaction efficiency.

図1において、電子受容体供給口34a及び電子受容体排出口34bは、それぞれ1つずつ設けたものを示しているが、これに限定されるものではない。例えば、電子受容体供給口34a及び電子受容体排出口34bを複数設けるものとしてもよい。特に、電子受容体として酸素を含む気体を用いた場合、電極33bにおける反応によって水が生成する。したがって、電子受容体排出口34bを複数設ける場合、例えば、気体を排出するものと液体を排出するものをそれぞれ分けて設けること等が挙げられる。 Although one electron acceptor supply port 34a and one electron acceptor discharge port 34b are shown in FIG. 1, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of electron acceptor supply ports 34a and electron acceptor discharge ports 34b may be provided. In particular, when a gas containing oxygen is used as the electron acceptor, water is produced by the reaction at the electrode 33b. Therefore, when a plurality of electron acceptor discharge ports 34b are provided, for example, one for discharging gas and one for discharging liquid are provided separately.

イオン交換体35は、イオンを透過することのできる公知の構成であればよく、特に限定するものではない。特に、電極33a(アノード側)で発生する水素イオンを透過することのできる陽イオン交換膜とすることが挙げられる。これにより、電極33a(アノード側)から電極33b(カソード側)へ水素イオンが移動することで、電極33bでの電子受容体の反応効率を高めることができ、電極反応効率を向上させることができる。また、イオン交換体35は、酸素透過性が低いものとすることがより好ましい。これにより、電極33b(カソード側)に供給される電子受容体(特に酸素)が電極33a側に移動することを抑制し、電極33aにおける電子供与体の反応効率が酸素により低下することを抑制することが可能となる。
なお、図1において、イオン交換体35は、電極33a及び電極33bと別体として設けるものを示しているが、これに限定されるものではない。例えば、イオン交換能を有する材料と電極33a及び/又は電極33bを一体とすること等が挙げられる。これにより、反応部3全体を小型化することが可能となるとともに、メンテナンス作業に係る時間短縮が可能となる。
The ion exchanger 35 is not particularly limited as long as it has a known configuration that allows ions to pass therethrough. In particular, a cation exchange membrane capable of permeating hydrogen ions generated at the electrode 33a (anode side) may be used. As a result, the hydrogen ions move from the electrode 33a (anode side) to the electrode 33b (cathode side), so that the reaction efficiency of the electron acceptor at the electrode 33b can be increased, and the electrode reaction efficiency can be improved. . Further, it is more preferable that the ion exchanger 35 has low oxygen permeability. This suppresses the electron acceptor (especially oxygen) supplied to the electrode 33b (cathode side) from moving to the electrode 33a side, and suppresses the decrease in the reaction efficiency of the electron donor at the electrode 33a due to oxygen. becomes possible.
Although FIG. 1 shows that the ion exchanger 35 is provided separately from the electrodes 33a and 33b, it is not limited to this. For example, a material having an ion exchange capacity and the electrode 33a and/or the electrode 33b may be integrated. As a result, it is possible to reduce the size of the reaction section 3 as a whole, and it is possible to shorten the time required for maintenance work.

電極33aは、処理水W1中の還元性物質から電子を回収する電極であり、いわゆるアノードとして機能するものである。また、本実施態様における電極33aは、処理槽2で処理された後の処理水W1と接触するように第1のセル31a内に配置されている。 The electrode 33a is an electrode that collects electrons from reducing substances in the treated water W1, and functions as a so-called anode. Further, the electrode 33a in this embodiment is arranged in the first cell 31a so as to come into contact with the treated water W1 after being treated in the treatment tank 2. As shown in FIG.

電極33aとしては、アノードとして機能するものであればよく、材質及び形状については特に限定されない。電極33aの材質及び形状については、材料調達や加工に係るコスト、電極33aにおける還元性物質の反応効率などを鑑みて、適宜選択することができる。電極33aの材質の例としては、例えば、電気化学分野で電極材料として広く用いられている炭素や金属(ステンレス、白金、銅等)が挙げられる。また、電極33aの形状の例としては、例えば、平板状、棒状、メッシュ状などが挙げられる。
特に、本実施態様の電極33aとしては、電極反応効率を鑑み、多孔質体からなるものを用いることが好ましい。例えば、電極33aとしては、多孔質体であるカーボンペーパーやカーボンクロスのような炭素繊維を用いることのほか、発泡金属、多孔質金属、金属メッシュを用いることが挙げられる。
The electrode 33a is not particularly limited in material and shape as long as it functions as an anode. The material and shape of the electrode 33a can be appropriately selected in consideration of the cost of material procurement and processing, the reaction efficiency of the reducing substance in the electrode 33a, and the like. Examples of the material of the electrode 33a include carbon and metals (stainless steel, platinum, copper, etc.) that are widely used as electrode materials in the electrochemical field. Moreover, examples of the shape of the electrode 33a include a flat plate shape, a rod shape, and a mesh shape.
In particular, as the electrode 33a of this embodiment, it is preferable to use an electrode made of a porous body in view of the electrode reaction efficiency. For example, as the electrode 33a, in addition to using carbon fiber such as carbon paper or carbon cloth, which is a porous material, foam metal, porous metal, or metal mesh may be used.

電極33bは、電極33aの対極であって、電子受容体へ電子を受け渡す電極であり、いわゆるカソードとして機能するものである。また、本実施態様における電極33bは、第2のセル31b内に配置されている。 The electrode 33b is a counter electrode to the electrode 33a, an electrode that transfers electrons to an electron acceptor, and functions as a so-called cathode. Also, the electrode 33b in this embodiment is arranged in the second cell 31b.

電極33bとしては、カソードとして機能するものであればよく、材質及び形状については特に限定されない。電極33bの材質及び形状については、材料調達や加工に係るコスト、電極33bにおける電子受容体の反応効率などを鑑みて、適宜選択することができる。電極33bの材質の例としては、例えば、電気化学分野で電極材料として広く用いられている炭素や金属(ステンレス、白金、銅等)が挙げられる。また、電極33bの形状の例としては、例えば、平板状、棒状、メッシュ状などが挙げられる。
特に、本実施態様の電極33bとしては、電極反応効率を鑑み、多孔質体からなるものを用いることが好ましい。例えば、電極33bとしては、多孔質体であるカーボンペーパーやカーボンクロスのような炭素繊維を用いることのほか、発泡金属、多孔質金属、金属メッシュを用いることが挙げられる。
The electrode 33b is not particularly limited in material and shape as long as it functions as a cathode. The material and shape of the electrode 33b can be appropriately selected in consideration of the cost of material procurement and processing, the reaction efficiency of the electron acceptor in the electrode 33b, and the like. Examples of materials for the electrode 33b include carbon and metals (stainless steel, platinum, copper, etc.) that are widely used as electrode materials in the field of electrochemistry. Moreover, examples of the shape of the electrode 33b include a plate shape, a bar shape, a mesh shape, and the like.
In particular, as the electrode 33b of this embodiment, it is preferable to use an electrode made of a porous body in view of the electrode reaction efficiency. For example, as the electrode 33b, in addition to using carbon fiber such as carbon paper or carbon cloth, which is a porous body, foam metal, porous metal, or metal mesh may be used.

第2のセル31b内に供給される電子受容体が気体(空気)である場合、電極33bは、一方の面は気体と接するが、もう一方の面は処理水W1と接する。このため、電極33bは、いわゆるエアカソードとして適した形態とすることが好ましい。エアカソードとして適した形態としては、例えば、気体透過性と不透水性の両方の性質を備えることが挙げられる。電極33bが気体透過性を備えた形態とすることにより、電子受容体である気体を電極33bで効果的に反応させることが可能となる。また、電極33bが不透水性を備えることにより、第1のセル31a内の処理水W1が電極33bを透過し、第2のセル31b内に流入することを抑制することが可能となる。このような電極33bの具体例としては、炭素繊維からなるものや、金属メッシュ表面に対して気体透過性及び不透水性を有する材料の塗布あるいはフィルムの積層等の表面処理を行ったもの等が挙げられる。なお、ここでの不透水性とは、水を通さないことを指し、例えば、電極33bを防水化、撥水化、疎水化、あるいは止水化することについても、不透水性を備えることに含まれるものである。 When the electron acceptor supplied into the second cell 31b is gas (air), one surface of the electrode 33b is in contact with the gas and the other surface is in contact with the treated water W1. Therefore, it is preferable that the electrode 33b has a form suitable for a so-called air cathode. Forms suitable for air cathodes include, for example, having both gas permeable and water impermeable properties. By making the electrode 33b gas-permeable, it is possible to effectively react the gas, which is an electron acceptor, at the electrode 33b. In addition, since the electrode 33b is water-impermeable, it is possible to prevent the treated water W1 in the first cell 31a from permeating the electrode 33b and flowing into the second cell 31b. Specific examples of such an electrode 33b include those made of carbon fiber, those coated with a material having gas permeability and water impermeability on the metal mesh surface, and those subjected to surface treatment such as film lamination. mentioned. The term “water-impermeable” as used herein refers to impermeability to water. It is included.

以下、図1に基づき、本発明の第1の実施態様の処理装置における電極反応に係る反応及び工程を説明する。
本実施態様の処理装置1Aにおける電極反応に係る反応及び工程は、被処理水Wを嫌気処理することで生成した還元性物質を電子供与体として用い、酸素や酸化剤を含む溶液を電子受容体として用いるものについて説明するものである。
なお、図1に基づく反応及び工程に係る説明は、本実施態様における電極反応の一例について示すものであり、これに限定されるものではない。また、以下の説明は、処理槽2から反応部3に係る反応及び工程について述べたものであり、その他の構成(導入配管L1、排出配管L3など)に係る反応及び工程については説明を省略している。さらに、反応R1~R4及び工程S1~S3の表記については、説明のために番号を付したものであり、反応及び工程順序を特定するものではない。
Hereinafter, based on FIG. 1, reactions and processes relating to electrode reactions in the treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
In the reaction and process related to the electrode reaction in the treatment apparatus 1A of this embodiment, a reducing substance generated by anaerobic treatment of the water W to be treated is used as an electron donor, and a solution containing oxygen and an oxidant is used as an electron acceptor. It is intended to explain what is used as.
It should be noted that the description of the reactions and steps based on FIG. 1 shows an example of the electrode reaction in this embodiment, and is not limited to this. In addition, the following description describes reactions and processes related to the processing tank 2 to the reaction section 3, and descriptions of reactions and processes related to other configurations (introduction pipe L1, discharge pipe L3, etc.) are omitted. ing. Furthermore, the notations of reactions R1 to R4 and steps S1 to S3 are numbered for the sake of explanation, and do not specify the reaction and the order of the steps.

図1に示すように、処理槽2に導入された被処理水Wは、処理槽2内の嫌気性微生物(酸生成菌及びメタン生成菌)により嫌気処理される(工程S1)。このとき、メタンのほかに、還元性物質(水素、硫化水素、アンモニア等)が生成する。 As shown in FIG. 1, the water to be treated W introduced into the treatment tank 2 is anaerobically treated by anaerobic microorganisms (acidogenic bacteria and methanogenic bacteria) in the treatment tank 2 (step S1). At this time, reducing substances (hydrogen, hydrogen sulfide, ammonia, etc.) are produced in addition to methane.

処理槽2で処理され、還元性物質を含む処理水W1は、接続配管L2を介して反応部3における第1のセル31a内に導入される(工程S2)。ここで、還元性物質(水素、硫化水素、アンモニア等)が電極33aに接触することで、還元性物質が電子供与体として機能し、電極33aへ電子が供与される。このとき、電子供与体として機能する還元性物質として、硫化水素を例にとると、電極33aにおける反応(反応R1)は、以下の反応式(式1)で示される。

Figure 2022115736000002
The treated water W1 that has been treated in the treatment tank 2 and contains reducing substances is introduced into the first cell 31a in the reaction section 3 through the connection pipe L2 (step S2). Here, when a reducing substance (hydrogen, hydrogen sulfide, ammonia, etc.) contacts the electrode 33a, the reducing substance functions as an electron donor to donate electrons to the electrode 33a. At this time, taking hydrogen sulfide as an example of the reducing substance that functions as an electron donor, the reaction (reaction R1) at the electrode 33a is represented by the following reaction formula (formula 1).
Figure 2022115736000002

また、硫化水素の一部は硫化水素イオンとして反応する。このときの反応は、以下の反応式(式2)で示される。

Figure 2022115736000003
Also, part of the hydrogen sulfide reacts as hydrogen sulfide ions. The reaction at this time is represented by the following reaction formula (Formula 2).
Figure 2022115736000003

式1及び式2で示されるように、反応R1において、処理槽2で処理された後の処理水W1に含まれる硫化水素は電極33aに電子を供与するとともに、硫化水素自身は酸化処理されることで無害化、無臭化する。このため、本実施態様の処理装置1Aは、発電とともに、脱硫処理・脱臭処理が可能となる。なお、硫化水素以外の有害物質・臭気物質である還元性物質(アンモニア等)についても、同様に電子供与体として機能し、反応が進行することで、無害化・無臭化が可能になる。 As shown by formulas 1 and 2, in reaction R1, hydrogen sulfide contained in treated water W1 after being treated in treatment tank 2 donates electrons to electrode 33a, and hydrogen sulfide itself is oxidized. This makes it harmless and odorless. Therefore, the treatment apparatus 1A of this embodiment can perform desulfurization and deodorization as well as power generation. In addition to hydrogen sulfide, reducing substances (such as ammonia), which are harmful substances and odorous substances, similarly function as electron donors, and the progress of the reaction makes it possible to render them harmless and odorless.

式1及び式2に示された反応式に基づき、電極33aにおける反応が進行した後、電子は電極33aから導線を介して電極33bへ移動する(反応R2)。なお、このとき、電極33aにおける反応で生成した水素イオンは、イオン交換体35を介して第2のセル31b側へ移動する(反応R3)。 Based on the reaction formulas shown in formulas 1 and 2, after the reaction at the electrode 33a proceeds, electrons move from the electrode 33a to the electrode 33b via the lead (reaction R2). At this time, the hydrogen ions generated by the reaction at the electrode 33a move to the second cell 31b side via the ion exchanger 35 (reaction R3).

一方、第2のセル31bには、電子受容体供給口34aから電子受容体(溶液)を導入する(工程S3)。ここで、反応R2により、電極33aから電極33bに移動した電子を、電極33bを介して電子受容体が受け取る。また、このとき、反応R3により、イオン交換体35を介して第2のセル31b側に移動した水素イオンも電子受容体と反応する。このときの電極33bにおける反応(反応R4)は、以下の反応式(式3)で示される。なお、式3における酸素が、電子受容体に相当する。

Figure 2022115736000004
On the other hand, an electron acceptor (solution) is introduced into the second cell 31b from the electron acceptor supply port 34a (step S3). Here, the electron acceptor receives the electron transferred from the electrode 33a to the electrode 33b through the electrode 33b by the reaction R2. At this time, the hydrogen ions that have moved to the second cell 31b through the ion exchanger 35 by the reaction R3 also react with the electron acceptor. The reaction (reaction R4) at the electrode 33b at this time is represented by the following reaction formula (formula 3). Note that oxygen in Formula 3 corresponds to an electron acceptor.
Figure 2022115736000004

上述した反応R1~R4及び工程S1~S3に基づき、電極33aと電極33bの間に電流が流れる。これにより、被処理水W中の還元性物質(処理水W1に含まれる還元性物質)を電子供与体とする反応が進行し、本実施態様の処理装置1Aにおける発電及び脱硫処理が行われる。
また、発電により得られた電気エネルギーは、電極33a及び電極33bに接続した外部回路を通じて回収・利用することができる。なお、電気エネルギーの利用については、特に限定されない。例えば、処理装置の設備駆動に用いるものであってもよく、処理装置外で利用するものであってもよい。
A current flows between the electrodes 33a and 33b based on the reactions R1 to R4 and steps S1 to S3 described above. As a result, the reaction proceeds with the reducing substance in the water W to be treated (the reducing substance contained in the treated water W1) as an electron donor, and power generation and desulfurization treatment are performed in the treatment apparatus 1A of this embodiment.
Also, the electrical energy obtained by power generation can be recovered and used through an external circuit connected to the electrodes 33a and 33b. Note that the use of electric energy is not particularly limited. For example, it may be used for driving equipment of the processing apparatus, or may be used outside the processing apparatus.

本実施態様の処理装置における電極反応では、上述したように、反応R1によりアノード側で硫化水素(HS)や硫化水素イオン(HS)が反応することで、式1及び式2に基づく電極反応が進行する。反応部3における電極反応を継続して行うことで、アノード(電極33a)表面には、式1及び式2に基づく電極反応の生成物である硫黄(S)が堆積していく。これにより、電極33aと還元性物質の接触が阻害され、電極反応効率が低下するという問題が生じる。このため、本実施態様における処理装置1Aには、反応部3の電極表面に堆積した硫黄成分を除去する手段を設けるものとする。 In the electrode reaction in the treatment apparatus of the present embodiment, as described above, hydrogen sulfide (H 2 S) and hydrogen sulfide ions (HS ) react on the anode side by reaction R1, and based on formulas 1 and 2 An electrode reaction proceeds. By continuing the electrode reaction in the reaction section 3, sulfur (S), which is a product of the electrode reaction based on Formulas 1 and 2, accumulates on the surface of the anode (electrode 33a). As a result, contact between the electrode 33a and the reducing substance is inhibited, resulting in a problem of reduced electrode reaction efficiency. For this reason, the processing apparatus 1A in this embodiment is provided with means for removing the sulfur component deposited on the electrode surface of the reaction section 3. As shown in FIG.

(硫黄除去手段)
硫黄除去手段4は、反応部3の電極表面に堆積した硫黄成分を除去することができるものであればよく、特に限定されない。硫黄除去手段4としては、例えば、物理的に硫黄除去を行うものや、化学的に硫黄除去を行うものが挙げられる。
ここで、硫黄除去に係る除去効率や作業コストを鑑み、本実施態様における硫黄除去手段4としては、化学的に硫黄除去を行うものについて主に説明する。
(Sulfur removal means)
The sulfur removing means 4 is not particularly limited as long as it can remove the sulfur component deposited on the electrode surface of the reaction section 3 . Examples of the sulfur removing means 4 include those that physically remove sulfur and those that chemically remove sulfur.
Here, in view of the removal efficiency and work cost for sulfur removal, the sulfur removal means 4 in this embodiment will mainly be described as one that chemically removes sulfur.

以下、本実施態様における硫黄除去手段4の具体例について説明する。なお、以下に示す硫黄除去手段4に係る説明は、本実施態様における硫黄除去手段4の一例について示すものであり、これに限定されるものではない。 Specific examples of the sulfur removing means 4 in this embodiment will be described below. Note that the following description of the sulfur removing means 4 is an example of the sulfur removing means 4 in this embodiment, and is not limited to this.

図1に示すように、硫黄除去手段4としては、硫黄酸化細菌を含む水溶液が入った硫黄処理槽40を備えるものが挙げられる。そして、硫黄処理槽40内に、反応部3においてアノードとして機能し、表面に硫黄が堆積した電極(図1では、電極33a)を浸漬させる。
ここで、硫黄酸化細菌は、好気的な環境下で硫黄成分を酸化するものであり、特に硫黄成分が硫黄(S)であるときの反応は、以下の反応式(式4)で示される。

Figure 2022115736000005
As shown in FIG. 1, the sulfur removal means 4 includes a sulfur treatment tank 40 containing an aqueous solution containing sulfur-oxidizing bacteria. Then, an electrode (electrode 33 a in FIG. 1 ) that functions as an anode in the reaction section 3 and has sulfur deposited on its surface is immersed in the sulfur treatment bath 40 .
Here, sulfur-oxidizing bacteria oxidize sulfur components in an aerobic environment, and in particular, the reaction when the sulfur component is sulfur (S) is represented by the following reaction formula (Formula 4). .
Figure 2022115736000005

式4に示すように、酸素と水の存在下で、硫黄酸化細菌により、硫黄(S)が酸化されて、硫酸イオン(SO 2-)が生成する。
したがって、図1に示すように、表面に硫黄が堆積した電極33aを反応部3から取り出し、硫黄処理槽40に浸漬することで、硫黄酸化細菌によって電極33a表面上の硫黄が硫酸イオンとなり、硫黄除去を行うことができる。
そして、表面に堆積した硫黄が除去された電極33aを硫黄処理槽40から取り出して、反応部3に戻すことで、反応部3における電極反応効率の低下を抑制することが可能となる。
このとき、硫黄処理槽40から電極33aを取り出すタイミングについては特に限定されず、例えば、処理時間や電極表面の変化に基づくものとすることができる。より具体的には、電極33aを硫黄処理槽40に一定時間浸漬させた後、取り出すものとしてもよく、硫黄処理槽40に浸漬した電極33aの表面変化について目視や測定機器により観察・観測を行い、硫黄除去処理の進行程度を確認して取り出すものとしてもよい。
As shown in Formula 4, sulfur (S) is oxidized by sulfur-oxidizing bacteria in the presence of oxygen and water to produce sulfate ions (SO 4 2− ).
Therefore, as shown in FIG. 1, by taking out the electrode 33a with sulfur deposited on the surface from the reaction section 3 and immersing it in the sulfur treatment bath 40, the sulfur on the surface of the electrode 33a is turned into sulfate ions by sulfur-oxidizing bacteria. Removal can be done.
Then, the electrode 33a from which the sulfur deposited on the surface has been removed is taken out from the sulfur treatment tank 40 and returned to the reaction section 3, thereby suppressing a decrease in the electrode reaction efficiency in the reaction section 3.
At this time, the timing of taking out the electrode 33a from the sulfur treatment tank 40 is not particularly limited, and can be based on, for example, the treatment time or changes in the electrode surface. More specifically, the electrode 33a may be immersed in the sulfur treatment tank 40 for a certain period of time and then taken out, and the surface change of the electrode 33a immersed in the sulfur treatment tank 40 is observed and observed visually or with a measuring instrument. , it may be taken out after confirming the progress of the sulfur removal process.

本実施態様における硫黄処理槽40に用いられる硫黄酸化細菌は、入手経路や入手手段については特に限定されない。例えば、硫黄酸化細菌としては、処理装置1Aとは別の箇所で培養された培養株、培養液を用いるものとしてもよく、処理槽2における嫌気処理のように、処理装置1Aや別の処理装置における被処理物の生物処理によって発生する汚泥やグラニュールなどから馴養するものとしてもよい。なお、本実施態様における硫黄酸化細菌としては、処理装置1Aで発生する汚泥やグラニュールなどから馴養したものを用いることが好ましい。これにより、硫黄酸化細菌の入手に係るコストを削減することが可能となる。 The sulfur-oxidizing bacteria used in the sulfur treatment tank 40 in this embodiment are not particularly limited in terms of acquisition route or acquisition means. For example, as the sulfur-oxidizing bacteria, a culture strain or a culture solution cultured in a place other than the treatment apparatus 1A may be used. It may be acclimated from sludge or granules generated by biological treatment of the object to be treated. As the sulfur-oxidizing bacteria in this embodiment, it is preferable to use those acclimatized from sludge or granules generated in the treatment apparatus 1A. This makes it possible to reduce the cost of obtaining sulfur-oxidizing bacteria.

本実施態様における硫黄処理槽40には、硫黄酸化細菌の活性化あるいは維持・増殖のための手段を設けるものとすることが好ましい。例えば、硫黄酸化細菌の活性化に係る手段としては、硫黄処理槽40内に空気(酸素)を供給する曝気装置や、硫黄処理槽40の温度を調整する温度調整装置のほか、硫黄酸化細菌の栄養源を供給する供給機構を設けることなどが挙げられる。なお、硫黄酸化細菌の栄養源を供給する供給機構としては、栄養塩を添加することのほか、被処理水Wのような排水を供給することなどが挙げられる。また、硫黄酸化細菌の維持・増殖に係る手段としては、硫黄処理槽40内に硫黄酸化細菌を担持させる担体を設けることなどが挙げられる。
硫黄処理槽40に対し、上述した手段のうち、いずれか1つを設けることが好ましく、複数の手段を組み合わせて設けることがより好ましい。これにより、硫黄除去手段4としての処理効率を高めることが可能となる。
The sulfur treatment tank 40 in this embodiment is preferably provided with means for activating or maintaining/proliferating sulfur-oxidizing bacteria. For example, means for activating the sulfur-oxidizing bacteria include an aeration device that supplies air (oxygen) into the sulfur treatment tank 40, a temperature adjustment device that adjusts the temperature of the sulfur treatment tank 40, and other means for activating the sulfur-oxidizing bacteria. For example, providing a supply mechanism for supplying a nutrient source. As a supply mechanism for supplying the nutrient source for the sulfur-oxidizing bacteria, in addition to the addition of nutrient salts, the supply of waste water such as the water to be treated W may be used. In addition, as means for maintaining and growing the sulfur-oxidizing bacteria, a carrier for supporting the sulfur-oxidizing bacteria may be provided in the sulfur treatment tank 40 .
It is preferable to provide the sulfur treatment tank 40 with any one of the means described above, and more preferably a combination of a plurality of means. This makes it possible to improve the processing efficiency of the sulfur removing means 4 .

本実施態様における硫黄除去手段4である硫黄処理槽40は、図1に示すように、反応部3から独立して設けるものとすることに限定されない。例えば、本実施態様における硫黄除去手段4(硫黄処理槽40)は、反応部3と接続させるものとしてもよい。 The sulfur treatment tank 40, which is the sulfur removing means 4 in this embodiment, is not limited to being provided independently from the reaction section 3 as shown in FIG. For example, the sulfur removal means 4 (sulfur treatment tank 40 ) in this embodiment may be connected to the reaction section 3 .

図2は、本実施態様における硫黄除去手段4(硫黄処理槽40)の別態様を示すものである。なお、図2は、処理装置1Aにおける反応部3及び硫黄除去手段4周辺の拡大図であり、処理槽2については図示を省略している。
図2に示すように、硫黄除去手段4の別態様としては、バルブB1、B2を備えた配管L6、L7を介し、反応部3(図2では、第1のセル31a)と硫黄処理槽40とを接続させるものが挙げられる。
ここで、バルブB1、B2を備えた配管L6、L7は、硫黄処理槽40内の硫黄酸化細菌を含む水溶液を反応部3に供給、循環させるためのものである。なお、硫黄処理槽40からの水溶液の供給、循環に際し、ポンプなどの動力(不図示)を用いるものとしてもよい。また、バルブB1、B2以外の手段により、反応部3への水溶液の供給・停止を制御するものとしてもよい。
FIG. 2 shows another aspect of the sulfur removal means 4 (sulfur treatment tank 40) in this embodiment. FIG. 2 is an enlarged view of the reaction section 3 and the sulfur removing means 4 and their surroundings in the processing apparatus 1A, and the illustration of the processing tank 2 is omitted.
As shown in FIG. 2, as another aspect of the sulfur removal means 4, the reaction section 3 (first cell 31a in FIG. and to connect.
Here, pipes L6 and L7 equipped with valves B1 and B2 are for supplying and circulating the aqueous solution containing sulfur-oxidizing bacteria in the sulfur treatment tank 40 to the reaction section 3 . It should be noted that power (not shown) such as a pump may be used for supplying and circulating the aqueous solution from the sulfur treatment tank 40 . Further, the supply/stop of the aqueous solution to the reaction section 3 may be controlled by means other than the valves B1 and B2.

図2における硫黄除去手段4による硫黄除去について具体的に説明する。
処理装置1Aにおいて、第1のセル31a側をアノードとし、反応部3の電極反応が安定した出力で進行している間は、配管L6、L7上のバルブB1、B2は閉じた状態とする。
処理装置1Aにおける処理が継続され、反応部3の電極表面に硫黄が堆積し、電極反応効率(出力)が低下あるいは低下傾向となった場合、反応部3の第1のセル31aへの処理水W1の供給を停止し、第1のセル31a内の処理水W1を排出する。なお、処理水W1の供給・排出については、接続配管L2及び排出配管L3上にバルブを設けることや、処理水導入口32a及び処理水排出口32bに開閉機構を設けることなどにより実行される。
第1のセル31a内から処理水W1が排出された後、バルブB1を開放し、第1のセル31a内に硫黄処理槽40から硫黄酸化細菌を含む水溶液を供給する。これにより、電極33a表面に堆積した硫黄が除去される。
硫黄除去処理の完了後、バルブB2を開き、硫黄酸化細菌を含む水溶液を硫黄処理槽40に戻すことで、硫黄酸化細菌を繰り返し利用することが可能となる。
なお、第1のセル31a内から処理水W1を排出後、バルブB1及びB2を開き、硫黄処理槽40、配管L6、第1のセル31a、配管L7の順に硫黄酸化細菌を含む水溶液を循環させるようにしてもよい。これにより、反応部3から電極を取り出すことなく、電極表面に堆積した硫黄除去を行うことが可能となる。
Sulfur removal by the sulfur removal means 4 in FIG. 2 will be specifically described.
In the processing apparatus 1A, the first cell 31a side is used as the anode, and the valves B1 and B2 on the pipes L6 and L7 are closed while the electrode reaction in the reaction section 3 is proceeding with a stable output.
When the treatment in the treatment apparatus 1A is continued, sulfur accumulates on the electrode surface of the reaction section 3, and the electrode reaction efficiency (output) decreases or tends to decrease, treated water to the first cell 31a of the reaction section 3 The supply of W1 is stopped, and the treated water W1 in the first cell 31a is discharged. The supply and discharge of the treated water W1 are performed by providing valves on the connection pipe L2 and the discharge pipe L3, and by providing opening/closing mechanisms at the treated water inlet 32a and the treated water outlet 32b.
After the treated water W1 is discharged from the first cell 31a, the valve B1 is opened to supply an aqueous solution containing sulfur-oxidizing bacteria from the sulfur treatment tank 40 into the first cell 31a. As a result, sulfur deposited on the surface of the electrode 33a is removed.
After the sulfur removal treatment is completed, the valve B2 is opened to return the aqueous solution containing the sulfur-oxidizing bacteria to the sulfur treatment tank 40, thereby making it possible to repeatedly use the sulfur-oxidizing bacteria.
After the treated water W1 is discharged from the first cell 31a, the valves B1 and B2 are opened to circulate the aqueous solution containing sulfur-oxidizing bacteria in the order of the sulfur treatment tank 40, the pipe L6, the first cell 31a, and the pipe L7. You may do so. This makes it possible to remove sulfur deposited on the surface of the electrode without removing the electrode from the reaction section 3 .

図2には、硫黄処理槽40と第1のセル31aを接続するものについて示しているが、これに限定されるものではなく、硫黄処理槽40と第2のセル31bを接続するものとしてもよい。例えば、後述する電極入替手段48により、反応部3において表面に硫黄が堆積した電極が第2のセル31bにある場合においても、硫黄酸化細菌による硫黄除去処理が可能となる。 FIG. 2 shows the connection between the sulfur treatment tank 40 and the first cell 31a, but it is not limited to this, and the connection between the sulfur treatment tank 40 and the second cell 31b is also possible. good. For example, even when the second cell 31b has an electrode with sulfur deposited on the surface thereof in the reaction section 3, the electrode replacement means 48, which will be described later, enables sulfur removal processing by sulfur-oxidizing bacteria.

本実施態様における硫黄除去手段4として、硫黄酸化細菌を含む水溶液が入った硫黄処理槽40を用いた場合、電極表面から除去された硫黄は、硫酸イオンとなって硫黄処理槽40内の水溶液中に存在することになる。 When a sulfur treatment tank 40 containing an aqueous solution containing sulfur-oxidizing bacteria is used as the sulfur removal means 4 in this embodiment, the sulfur removed from the electrode surface becomes sulfate ions in the aqueous solution in the sulfur treatment tank 40. will exist in

[硫黄含有物質生成装置]
硫黄除去手段4により除去された硫黄成分については、系外に排出するものとしてもよいが、活用可能な形態とすることが好ましい。
このため、本実施態様の硫黄除去手段4に対し、除去した硫黄成分を活用可能な形態とする手段を設けることが好ましい。より具体的には、硫黄除去手段4に対し、除去された硫黄成分を回収する硫黄回収手段と、硫黄回収手段で回収した硫黄成分を有益な硫黄含有物質として精製する精製手段とを備える硫黄含有物質生成装置を設けることが挙げられる。なお、本実施態様において、硫黄回収手段及び精製手段は、硫黄含有物質生成装置として、処理装置1Aから独立して設けるものを示しているが、処理装置1Aの一部として設けるものとしてもよい。
[Sulfur-containing substance generator]
The sulfur component removed by the sulfur removal means 4 may be discharged outside the system, but preferably in a form that can be used.
For this reason, it is preferable to provide means for converting the removed sulfur component into a usable form for the sulfur removal means 4 of this embodiment. More specifically, for the sulfur removing means 4, a sulfur-containing sulfur-containing material comprising a sulfur recovery means for recovering the removed sulfur component and a refining means for refining the sulfur component recovered by the sulfur recovery means as a useful sulfur-containing substance. A substance generation device may be provided. In this embodiment, the sulfur recovery means and the refining means are provided independently of the treatment apparatus 1A as the sulfur-containing substance generation apparatus, but they may be provided as part of the treatment apparatus 1A.

図3は、本実施態様における硫黄含有物質生成装置を示す概略説明図である。なお、図3は、処理装置1Aにおける硫黄除去手段4及び硫黄含有物質生成装置5に係る拡大図であり、処理槽2及び反応部3については図示を省略している。
図3に示すように、本実施態様における硫黄含有物質生成装置5は、硫黄回収手段50と、精製手段51とを備え、硫黄除去手段4と接続されている。
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing a sulfur-containing substance generator in this embodiment. FIG. 3 is an enlarged view of the sulfur removing means 4 and the sulfur-containing substance generating device 5 in the processing apparatus 1A, and the illustration of the processing tank 2 and the reaction section 3 is omitted.
As shown in FIG. 3 , the sulfur-containing substance generating device 5 in this embodiment includes sulfur recovery means 50 and purification means 51 , which are connected to the sulfur removal means 4 .

硫黄回収手段50は、硫黄除去手段4で除去された硫黄成分を回収するためのものである。また、硫黄回収手段50としては、硫黄成分を回収することができるものであればよく、具体的な構造については特に限定されない。
硫黄回収手段50としては、例えば、図3Aに示すように、硫黄処理槽40と接続する配管L8と、硫黄処理槽40内の水溶液が配管L8を介して導入される回収槽50aを備えるものが挙げられる。これにより、硫黄処理槽40内の硫酸イオンを含有する水溶液を硫黄成分として回収することが可能となる。
また、硫黄回収手段50の別の例としては、例えば、図3Bに示すように、硫黄処理槽40に対し、硫酸イオンと反応して塩を形成する物質を添加する添加手段50bと、硫黄処理槽40内で沈殿した硫酸塩を回収する回収機構50cとして、硫黄処理槽40底部に配管L9を設けることが挙げられる。これにより、硫黄処理槽40内の水溶液から硫酸塩の形態で硫黄成分を分離し、回収することが可能となる。なお、回収機構50cとしては、配管L9以外に、硫黄処理槽40の底部に沈殿した硫酸塩を効率的に収集するための構造を備えるものとしてもよい。より具体的には、硫黄処理槽40底部で回転して硫酸塩を掻き集めるブレードを設けることや、硫黄処理槽40底部に漏斗状構造を設けることなどが挙げられる。
ここで、添加手段50bにより添加される物質は、硫酸イオンと反応し、安定した硫酸塩を形成する金属イオンを含むものが好ましい。このような物質としては、具体的には、石灰、炭酸カルシウム、水溶性の金属酸化物及び金属水酸化物のほか、焼却灰や金属イオンを含む排水(廃水)などが挙げられる。特に、石灰や炭酸カルシウムのように、金属イオンとしてカルシウムを含むものを用いることが好ましい。これにより、硫酸塩の中でも特に有益性の高い硫酸カルシウム(石膏)が形成される。
The sulfur recovery means 50 is for recovering sulfur components removed by the sulfur removal means 4 . Moreover, as the sulfur recovery means 50, any device capable of recovering the sulfur component may be used, and the specific structure is not particularly limited.
As the sulfur recovery means 50, for example, as shown in FIG. 3A, one having a pipe L8 connected to the sulfur treatment tank 40 and a recovery tank 50a into which the aqueous solution in the sulfur treatment tank 40 is introduced via the pipe L8. mentioned. As a result, the aqueous solution containing sulfate ions in the sulfur treatment tank 40 can be recovered as a sulfur component.
Further, as another example of the sulfur recovery means 50, for example, as shown in FIG. As the recovery mechanism 50c for recovering the sulfate precipitated in the tank 40, a pipe L9 is provided at the bottom of the sulfur treatment tank 40. This makes it possible to separate and recover sulfur components in the form of sulfates from the aqueous solution in the sulfur treatment tank 40 . Note that the recovery mechanism 50c may have a structure for efficiently collecting the sulfate precipitated at the bottom of the sulfur treatment tank 40, in addition to the pipe L9. More specifically, a blade that rotates at the bottom of the sulfur treatment tank 40 to scrape off the sulfate, or a funnel-like structure is provided at the bottom of the sulfur treatment tank 40 .
Here, the substance added by the adding means 50b preferably contains metal ions that react with sulfate ions to form stable sulfates. Specific examples of such substances include lime, calcium carbonate, water-soluble metal oxides and metal hydroxides, as well as incineration ash and waste water containing metal ions. In particular, it is preferable to use those containing calcium as metal ions, such as lime and calcium carbonate. This results in the formation of calcium sulphate (gypsum), which is particularly useful among sulphates.

精製手段51は、硫黄回収手段50により回収された硫黄成分を、有益な硫黄含有物質として精製するためのものである。
精製手段51としては、回収された硫黄成分を有益な硫黄含有物質として精製することができるものであればよく、硫黄回収手段50により回収される硫黄成分の種類や形態、あるいは所望する硫黄含有物質の種類や形態に応じ、公知の精製技術を用いることができる。
例えば、硫黄回収手段50により回収された硫黄成分が、硫黄処理槽40内の硫酸イオンを含む水溶液であった場合、精製手段51としては、図3Aに示すように、硫黄酸化細菌や担体などの固体分を除去するための濾過装置51aを設けることが挙げられる。これにより、精製手段51を介した後、より純度の高い硫酸イオンの水溶液、すなわち硫酸を硫黄含有物質として得ることが可能となる。このとき、精製手段51(濾過装置51a)を設ける箇所については特に限定されないが、図3Aに示すように、配管L8上に濾過装置51aを設けることにより、回収槽50a内に精製処理済みの硫黄含有物質を貯留することが可能となり、回収槽50aを硫酸の供給源としても機能させることができる。
また、硫黄回収手段50により回収された硫黄成分が、硫酸塩のような固体成分であった場合、精製手段51としては、図3Bに示すように、配管L9と接続し、固体成分の分別(分級や再結晶等を含む)、洗浄、乾燥に係る操作を行う精製操作用装置51bを設けることが挙げられる。これにより、精製手段51を介した後、より純度の高い硫酸塩を硫黄含有物質として得ることが可能となる。
The refining means 51 is for refining the sulfur component recovered by the sulfur recovery means 50 as useful sulfur-containing substances.
The refining means 51 may be any means capable of refining the recovered sulfur component as a useful sulfur-containing substance, and the type and form of the sulfur component recovered by the sulfur recovery means 50, or the desired sulfur-containing substance A known purification technique can be used depending on the type and form of the product.
For example, when the sulfur component recovered by the sulfur recovery means 50 is an aqueous solution containing sulfate ions in the sulfur treatment tank 40, the purification means 51 may include sulfur-oxidizing bacteria, carriers, etc., as shown in FIG. 3A. A filtering device 51a for removing solids may be provided. This makes it possible to obtain an aqueous solution of sulfate ions of higher purity, that is, sulfuric acid, as a sulfur-containing substance after passing through the refining means 51 . At this time, the place where the refining means 51 (filtration device 51a) is provided is not particularly limited, but as shown in FIG. It becomes possible to store the contained substance, and the recovery tank 50a can also function as a supply source of sulfuric acid.
Further, when the sulfur component recovered by the sulfur recovery means 50 is a solid component such as a sulfate, as shown in FIG. (including classification, recrystallization, etc.), washing, and drying. This makes it possible to obtain a higher purity sulfate as a sulfur-containing substance after passing through the refining means 51 .

上述したように、本実施態様における処理装置1Aは、被処理水W中の還元性物質を電子供与体として用い、電気化学反応(電極反応)により発電を行い、エネルギーを回収・利用するものである。一般に、電気化学反応を行う場合、実際に電気化学反応を行う箇所(反応部3)以外へ電子が移動することで、電気化学反応の効率が低下するという問題が生じる。したがって、本実施態様における処理装置1Aは電気化学反応を行う箇所(反応部3)以外を絶縁処理することが好ましい。絶縁処理の具体例としては、例えば、処理槽2を絶縁体の上部に設置することのほか、処理槽2の外壁あるいは内壁を絶縁体で構成することや、処理槽2の外壁あるいは内壁を絶縁材料でコーティングすることなどが挙げられる。また、導入配管L1、接続配管L2及び排出配管L3の絶縁処理としては、例えば、それぞれの配管を絶縁体からなるものとすることや、それぞれの配管に絶縁材料をコーティングすること等が挙げられる。 As described above, the treatment apparatus 1A in this embodiment uses a reducing substance in the water W to be treated as an electron donor, generates electricity through an electrochemical reaction (electrode reaction), and recovers and utilizes the energy. be. In general, when performing an electrochemical reaction, there is a problem that the efficiency of the electrochemical reaction is lowered due to movement of electrons to a place other than the place where the electrochemical reaction is actually performed (reaction section 3). Therefore, it is preferable that the processing apparatus 1A in this embodiment is insulated except for the portion where the electrochemical reaction is performed (the reaction portion 3). Specific examples of the insulating treatment include, for example, placing the processing tank 2 on top of an insulator, forming the outer wall or inner wall of the processing tank 2 with an insulator, or insulating the outer wall or inner wall of the processing tank 2. Examples include coating with a material. In addition, examples of the insulation treatment of the introduction pipe L1, the connection pipe L2, and the discharge pipe L3 include making each pipe made of an insulator, coating each pipe with an insulating material, and the like.

以上のように、本実施態様の処理装置1A及び処理装置1Aを用いた処理方法により、被処理物の嫌気処理における一連の処理過程の中で電極反応を実施することが可能となる。これにより、設備を大型化することなく、効率的な発電を実施し、エネルギーの回収・利用が可能となる。また、脱硫処理のための設備を別途設けることなく、効率的な脱硫処理を実施することが可能となる。さらに、電極反応により電極表面に生じた硫黄を除去する手段を設けることにより、電極反応の効率が低下することを抑制し、発電及び脱硫処理の効率向上が可能となる。 As described above, according to the treatment apparatus 1A and the treatment method using the treatment apparatus 1A of this embodiment, it is possible to carry out an electrode reaction in a series of treatment processes in the anaerobic treatment of the object to be treated. As a result, it is possible to efficiently generate power and recover and use energy without increasing the size of the facility. Moreover, it is possible to perform efficient desulfurization treatment without separately providing equipment for desulfurization treatment. Furthermore, by providing a means for removing sulfur generated on the electrode surface by the electrode reaction, it is possible to suppress the decrease in the efficiency of the electrode reaction and improve the efficiency of power generation and desulfurization treatment.

また、本実施態様の硫黄含有物質生成装置により、処理装置1Aにおいて電極表面から除去した硫黄成分の回収及び精製を行うことで、電極表面に堆積した硫黄成分の後処理とともに、有益な硫黄含有物質(硫酸や硫酸塩など)を得ることが可能となる。この硫黄含有物質は処理装置1A内外で活用することが可能であり、本実施態様の硫黄含有物質生成装置は硫黄含有物質の供給源としても利用することができる。 In addition, by recovering and refining the sulfur component removed from the electrode surface in the treatment device 1A, the sulfur-containing substance generating apparatus of the present embodiment recovers and purifies the sulfur component deposited on the electrode surface, and the beneficial sulfur-containing substance (sulfuric acid, sulfate, etc.) can be obtained. This sulfur-containing substance can be used inside and outside the treatment apparatus 1A, and the sulfur-containing substance generating device of this embodiment can also be used as a supply source of the sulfur-containing substance.

〔第2の実施態様〕
図4は、本発明の第2の実施態様における処理装置を示す概略説明図である。
第2の実施態様に係る処理装置1Bは、第1の実施態様における処理装置1Aにおける硫黄処理槽40に代えて、硫黄除去手段4として、反応部3に対する処理水W1の流路を切り替える流路切替部41を備えるものである。なお、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Second embodiment]
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing a processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
The treatment apparatus 1B according to the second embodiment serves as a sulfur removing means 4 in place of the sulfur treatment tank 40 in the treatment apparatus 1A of the first embodiment, and switches the flow path of the treated water W1 to the reaction section 3. A switching unit 41 is provided. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

本実施態様の処理装置1Bは、硫黄除去手段4として、流路切替部41を設けることで、処理水W1の供給先となる反応部3のセルを変更することができ、反応部3における電極33aと電極33bについて、アノードとカソードを逆にすることが可能となる。これにより、表面に硫黄が堆積したアノード側の電極(電極33a)について、式1及び式2に基づき硫黄が生成する電極反応ではなく、硫黄を酸化あるいは還元する反応に供することが可能となる。これにより、電極表面に堆積した硫黄成分を除去することが可能となる。 The processing apparatus 1B of the present embodiment is provided with a flow path switching unit 41 as the sulfur removal means 4, so that the cell of the reaction unit 3 to which the treated water W1 is supplied can be changed, and the electrode in the reaction unit 3 The anode and cathode can be reversed for 33a and electrode 33b. As a result, the anode-side electrode (electrode 33a) on which sulfur is deposited on the surface can be subjected to a reaction that oxidizes or reduces sulfur instead of the electrode reaction that generates sulfur based on formulas 1 and 2. This makes it possible to remove the sulfur component deposited on the electrode surface.

図4に基づき、本実施態様の硫黄除去手段4における流路切替部41の一例について説明する。
図4に示すように、流路切替部41としては、配管L10、L11と、配管L10、L11上に設けられた流路切替機構41a、41bからなるものが挙げられる。
An example of the flow path switching part 41 in the sulfur removal means 4 of this embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the channel switching unit 41 includes pipes L10 and L11 and channel switching mechanisms 41a and 41b provided on the pipes L10 and L11.

配管L10は、処理槽2からの処理水W1を反応部3に供給し、第1のセル31aに接続された分岐管L10a及び第2のセル31bに接続された分岐管L10bからなる。また、配管L10上には、流路切替機構41aを備えている。なお、流路切替機構41aは、配管L10内を流れる処理水W1の流路を分岐管L10aあるいは分岐管L10bに切り替えることができることができるものであればよく、分岐管ごとにバルブを設けることや、分岐管L10aと分岐管L10bの交点に分流型三方弁と呼ばれるものを設けることなどが挙げられる。 The pipe L10 supplies the treated water W1 from the treatment tank 2 to the reaction section 3, and consists of a branch pipe L10a connected to the first cell 31a and a branch pipe L10b connected to the second cell 31b. Further, a channel switching mechanism 41a is provided on the pipe L10. In addition, the channel switching mechanism 41a may be any mechanism as long as it can switch the channel of the treated water W1 flowing through the pipe L10 to the branch pipe L10a or the branch pipe L10b. , the provision of what is called a split-flow type three-way valve at the intersection of the branch pipe L10a and the branch pipe L10b.

配管L11は、反応部3で反応した処理水W2をセル外へ排出するものであり、第1のセル31aに接続された分岐管L11a及び第2のセル31bに接続された分岐管L11bからなる。ここで、配管L11は、処理水W2を系外に排出するものであってもよく、図4に示すように、処理水W2を処理槽2に返送し、循環させるものとしてもよい。また、配管L11上には、流路切替機構41bを備えている。なお、流路切替機構41bは、セルから排出される処理水W2の流路を分岐管L11aあるいは分岐管L11bに切り替えることができることができるものであればよく、分岐管ごとにバルブを設けることや、分岐管L11aと分岐管L11bの交点に分流型三方弁と呼ばれるものを設けることなどが挙げられる。 The pipe L11 discharges the treated water W2 that has reacted in the reaction section 3 to the outside of the cell, and consists of a branch pipe L11a connected to the first cell 31a and a branch pipe L11b connected to the second cell 31b. . Here, the pipe L11 may discharge the treated water W2 out of the system, or as shown in FIG. 4, may return the treated water W2 to the treatment tank 2 for circulation. Further, a channel switching mechanism 41b is provided on the pipe L11. The channel switching mechanism 41b may be any mechanism that can switch the channel of the treated water W2 discharged from the cell to the branch pipe L11a or the branch pipe L11b. , the provision of what is called a split-flow type three-way valve at the intersection of the branch pipe L11a and the branch pipe L11b.

本実施態様における流路切替部41を用いて硫黄除去を行う場合、反応部3における第1のセル31aには、電子受容体供給口34c及び電子受容体排出口34dと、それぞれに接続する配管L12、L13を設ける一方、第2のセル31bには、処理水導入口32c及び処理水排出口32dを設けることが好ましい。そして、配管L10の分岐管L10aを処理水導入口32a、分岐管L10bを処理水導入口32cに接続し、配管L11の分岐管L11aを処理水排出口32b、分岐管L11bを処理水排出口32dに接続する。これにより、流路切替部41による処理水W1の流路の切り替えを容易とするとともに、反応部3におけるアノードとカソードの切り替えをスムーズに行うことが可能となる。 When sulfur removal is performed using the channel switching unit 41 in this embodiment, the first cell 31a in the reaction unit 3 includes an electron acceptor supply port 34c and an electron acceptor discharge port 34d, and pipes connected to each of them. While L12 and L13 are provided, the second cell 31b is preferably provided with a treated water inlet 32c and a treated water outlet 32d. Then, the branch pipe L10a of the pipe L10 is connected to the treated water inlet 32a, the branch pipe L10b is connected to the treated water inlet 32c, the branch pipe L11a of the pipe L11 is connected to the treated water outlet 32b, and the branch pipe L11b is connected to the treated water outlet 32d. connect to. This facilitates switching of the flow path of the treated water W<b>1 by the flow path switching unit 41 , and enables smooth switching between the anode and the cathode in the reaction unit 3 .

本実施態様における硫黄除去手段4として流路切替部41を用いた場合の硫黄除去に係る工程について具体的に説明する。
処理装置1Bにおいて、第1のセル31a側をアノードとし、反応部3の電極反応が安定した出力で進行している間は、配管L10、L11上の流路切替機構41a、41bにより、分岐管L10a及び分岐管L11aを介し、第1のセル31a側への処理水W1の流路を形成する。
処理装置1Bにおける処理が継続され、反応部3の電極表面に硫黄が堆積し、電極反応効率(出力)が低下あるいは低下傾向となった場合、流路切替機構41aにより、配管L10内の処理水W1の流路を分岐管L10aから分岐管L10bに切り替え、反応部3の第1のセル31aへの処理水W1の供給を停止して、第2のセル31bへ処理水W1を供給する。このとき、流路切替機構41bは第1のセル31a内の処理水W1を排出し、第2のセル31bが処理水W1で満たされた後、流路を分岐管L11aから分岐管L11bに切り替える。これにより、分岐管L10b及び分岐管L11bを介し、第2のセル31b側への処理水W1の流路が形成される。
そして、第1のセル31aに、電子受容体供給口34c及び電子受容体排出口34dを介して電子受容体の供給・排出を行う。これにより、アノードとカソードが逆になった状態で電極反応が進行する。
このとき、表面に硫黄が堆積した電極33aでは、式3に基づくカソードとしての電極反応とともに、以下の反応式(式5)に基づく電極反応が進行する。

Figure 2022115736000006
A process for removing sulfur when using the flow path switching unit 41 as the sulfur removing means 4 in this embodiment will be specifically described.
In the processing apparatus 1B, the first cell 31a side is used as the anode, and while the electrode reaction in the reaction unit 3 is proceeding with a stable output, the branch pipes are switched by the channel switching mechanisms 41a and 41b on the pipes L10 and L11. Through L10a and the branch pipe L11a, a flow path of the treated water W1 to the first cell 31a side is formed.
When the treatment in the treatment apparatus 1B is continued, sulfur accumulates on the electrode surface of the reaction unit 3, and the electrode reaction efficiency (output) decreases or tends to decrease, the flow path switching mechanism 41a switches the treated water in the pipe L10. The flow path of W1 is switched from the branch pipe L10a to the branch pipe L10b, the supply of the treated water W1 to the first cell 31a of the reaction section 3 is stopped, and the treated water W1 is supplied to the second cell 31b. At this time, the channel switching mechanism 41b discharges the treated water W1 in the first cell 31a, and after the second cell 31b is filled with the treated water W1, switches the channel from the branch pipe L11a to the branch pipe L11b. . Thereby, a flow path of the treated water W1 to the second cell 31b side is formed via the branch pipe L10b and the branch pipe L11b.
Then, the electron acceptor is supplied to and discharged from the first cell 31a through the electron acceptor supply port 34c and the electron acceptor discharge port 34d. As a result, the electrode reaction proceeds with the anode and cathode reversed.
At this time, in the electrode 33a with sulfur deposited on the surface, the electrode reaction as the cathode based on Formula 3 and the electrode reaction based on the following reaction formula (Formula 5) proceed.
Figure 2022115736000006

式5に示すように、電極33a表面に堆積した硫黄(S)が還元され、硫黄イオン(S2-)として電極33a表面から除去される。
また、電子受容体として酸素を含むものを用いた場合、電極33aでは、以下の反応式(式6)に基づく反応も進行する。

Figure 2022115736000007
As shown in Equation 5, sulfur (S) deposited on the surface of the electrode 33a is reduced and removed from the surface of the electrode 33a as sulfur ions (S 2− ).
Further, when an electron acceptor containing oxygen is used, a reaction based on the following reaction formula (Formula 6) also proceeds at the electrode 33a.
Figure 2022115736000007

式6に示すように、電極33a表面に堆積した硫黄(S)が酸素により酸化され、二酸化硫黄(SO)としてガス化して電極33a表面から除去される。
以上の工程により、本実施態様における硫黄除去手段4である流路切替部41を用いることで、式5及び式6に基づく反応が進行し、電極33a表面に堆積した硫黄が除去される。
硫黄除去処理の完了後、流路切替部41により、処理水W1の流路を第1のセル31a側に戻すことで、再び反応部3におけるアノードとカソードを入れ替える。これにより、反応部3から電極を取り出すことなく、電極表面に堆積した硫黄除去を行うことができるとともに、反応部3における処理を連続して行うことが可能となる。
As shown in Equation 6, sulfur (S) deposited on the surface of the electrode 33a is oxidized by oxygen, gasified as sulfur dioxide (SO 2 ), and removed from the surface of the electrode 33a.
By using the channel switching unit 41, which is the sulfur removal means 4 in this embodiment, the reaction based on the formulas 5 and 6 proceeds through the above steps, and the sulfur deposited on the surface of the electrode 33a is removed.
After the sulfur removal process is completed, the channel switching unit 41 returns the channel of the treated water W1 to the first cell 31a side, thereby switching the anode and the cathode in the reaction unit 3 again. As a result, sulfur deposited on the surface of the electrode can be removed without removing the electrode from the reaction section 3, and processing in the reaction section 3 can be performed continuously.

また、上述した硫黄除去工程の実行に際し、流路切替部41による流路の切り替えは作業者が手動で行うものとしてもよく、プログラム等に基づく自動制御を行うものとしてもよい。作業の効率化等を鑑み、本実施態様における流路切替部41には、反応部3に対する処理水W1の供給・停止を制御する制御部42を備えることが好ましい。
本実施態様における制御部42は、流路切替機構41a及び41bの開閉動作に係る制御を行うものである。また、制御部42は、反応部3における電極反応の反応効率(出力)に係るデータ取得を行うデータ取得部と、データ取得部で取得した出力データに基づき硫黄除去工程の実行タイミングを演算する演算部を備えることがより好ましい。これにより、硫黄除去に係る流路切替部41の制御(流路切替機構41a及び41bの開閉動作)を、より精度高く、好適なタイミングで実行することが可能となる。
Further, when performing the above-described sulfur removal step, the switching of the flow path by the flow path switching unit 41 may be manually performed by the operator, or may be automatically controlled based on a program or the like. In view of work efficiency, etc., it is preferable that the flow path switching unit 41 in this embodiment includes a control unit 42 that controls supply/stop of the treated water W1 to the reaction unit 3 .
The control unit 42 in this embodiment controls the opening and closing operations of the channel switching mechanisms 41a and 41b. The control unit 42 also includes a data acquisition unit that acquires data relating to the reaction efficiency (output) of the electrode reaction in the reaction unit 3, and an operation that calculates the execution timing of the sulfur removal process based on the output data acquired by the data acquisition unit. It is more preferable to have a part. As a result, the control of the flow path switching unit 41 (the opening and closing operations of the flow path switching mechanisms 41a and 41b) related to sulfur removal can be performed with higher accuracy and at suitable timing.

また、本実施態様の硫黄除去手段4(流路切替部41)により電極表面から除去された硫黄成分(硫化物イオン、二酸化硫黄等)については、上述した硫黄回収手段50及び精製手段51を備える硫黄含有物質生成装置5により、有益な硫黄含有物質として活用させることができる。
本実施態様の硫黄除去手段4(流路切替部41)では、電子受容体が供給されているときの第1のセル31aあるいは第2のセル31b内に、電極表面から除去された硫黄成分が存在することになる。
したがって、本実施態様の処理装置1Bに対して設けられる硫黄回収手段50の一例としては、電子受容体排出口34b及び配管L4、あるいは電子受容体排出口34d及び配管L13を介して硫黄成分を回収槽50aに回収することが挙げられる。
このとき、精製手段51として触媒を用い、回収槽50a内で、回収した硫黄成分である二酸化硫黄(SO)を硫酸にする反応を進行させることが挙げられる。また、精製手段51の別の例としては、回収槽50a内で硫黄成分を固液分離することが挙げられる。このとき、液面に浮遊した硫黄成分を回収するものとしてもよく、槽内に沈降した硫黄成分を回収するものとしてもよい。
また、本実施態様の処理装置1Bに対して設けられる硫黄回収手段50の他の例としては、添加手段50bとして、電子受容体供給口34a及び配管L5、あるいは電子受容体供給口34c及び配管L12を介して、硫化物イオンや二酸化硫黄などの硫黄成分と反応して塩を形成する物質を供給することが挙げられる。このような物質としては、具体的には、石灰、炭酸カルシウム、水溶性の金属酸化物及び金属水酸化物のほか、焼却灰や金属イオンを含む排水(廃水)などが挙げられる。特に、石灰や炭酸カルシウムのように、金属イオンとしてカルシウムを含むものを用いることが好ましい。これにより、二酸化硫黄との反応により、還元剤として有益性の高い亜硫酸カルシウムなどが形成される。
In addition, regarding the sulfur components (sulfide ions, sulfur dioxide, etc.) removed from the electrode surface by the sulfur removal means 4 (flow path switching unit 41) of this embodiment, the above-described sulfur recovery means 50 and purification means 51 are provided. It can be utilized as a useful sulfur-containing substance by the sulfur-containing substance generator 5 .
In the sulfur removal means 4 (channel switching unit 41) of the present embodiment, the sulfur component removed from the electrode surface is contained in the first cell 31a or the second cell 31b when the electron acceptor is being supplied. will exist.
Therefore, as an example of the sulfur recovery means 50 provided for the processing apparatus 1B of this embodiment, the sulfur component is recovered via the electron acceptor discharge port 34b and the pipe L4, or the electron acceptor discharge port 34d and the pipe L13. Collecting to the tank 50a is mentioned.
At this time, a catalyst may be used as the refining means 51, and a reaction of converting sulfur dioxide (SO 2 ), which is the recovered sulfur component, into sulfuric acid may proceed in the recovery tank 50a. Another example of the refining means 51 is solid-liquid separation of the sulfur component in the recovery tank 50a. At this time, the sulfur component floating on the liquid surface may be recovered, or the sulfur component that has settled in the tank may be recovered.
Further, as another example of the sulfur recovery means 50 provided for the processing apparatus 1B of this embodiment, the addition means 50b includes the electron acceptor supply port 34a and the pipe L5, or the electron acceptor supply port 34c and the pipe L12. via the supply of substances that react with sulfur components such as sulfide ions and sulfur dioxide to form salts. Specific examples of such substances include lime, calcium carbonate, water-soluble metal oxides and metal hydroxides, as well as incineration ash and waste water containing metal ions. In particular, it is preferable to use those containing calcium as metal ions, such as lime and calcium carbonate. This results in the formation of calcium sulfite and the like, which are highly beneficial as reducing agents, upon reaction with sulfur dioxide.

以上のように、本実施態様における処理装置1B及び処理装置1Bを用いた処理方法は、反応部3に供給する処理水の流路を切り替えることで、反応部におけるアノードとカソードを入れ替えることができる。このとき、反応部3における電極反応は進行させたまま、表面に硫黄成分が堆積した電極に対し、硫黄成分を除去する反応も同時に進行させることが可能となる。これにより、反応部3から電極を取り出すことなく、電極表面に堆積した硫黄除去を行うことができるとともに、反応部3における処理を連続して行うことが可能となる。 As described above, in the treatment apparatus 1B and the treatment method using the treatment apparatus 1B in this embodiment, the anode and the cathode in the reaction section can be switched by switching the flow path of the treated water supplied to the reaction section 3. . At this time, while the electrode reaction in the reaction section 3 is progressing, the reaction for removing the sulfur component from the electrode having the sulfur component deposited on the surface thereof can also proceed at the same time. As a result, sulfur deposited on the surface of the electrode can be removed without removing the electrode from the reaction section 3, and processing in the reaction section 3 can be performed continuously.

〔第3の実施態様〕
図5は、本発明の第3の実施態様における処理装置を示す概略説明図である。
第3の実施態様に係る処理装置1Cは、処理槽2、反応部3、硫黄除去手段4を備える処理装置であって、図5に示すように、複数の反応部3A,3Bを設け、硫黄除去手段4として、それぞれの反応部3A、3Bの第1のセル31a、31cに供給する処理水W1の流路を切り替える流路切替部43と、流路切替部43と連動して、それぞれの反応部3A、3Bの第1のセル31a、31cに供給する電子受容体の流路を切り替える流路切替部44と、それぞれの反応部3A、3Bの第2のセル31b、31dにおける電子受容体供給口34a及び電子受容体排出口34b間を接続し、電子受容体を循環させる循環流路45を備えるものである。なお、反応部3A、3Bの構造は、第1の実施態様における反応部3と同じであり、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Third embodiment]
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing a processing apparatus according to a third embodiment of the invention.
A treatment apparatus 1C according to the third embodiment is a treatment apparatus comprising a treatment tank 2, a reaction section 3, and a sulfur removal means 4. As shown in FIG. As the removing means 4, a channel switching unit 43 for switching the channel of the treated water W1 to be supplied to the first cells 31a and 31c of the reaction units 3A and 3B, and the channel switching unit 43 interlocked with each A channel switching unit 44 for switching the channels of electron acceptors supplied to the first cells 31a and 31c of the reaction units 3A and 3B, and the electron acceptors in the second cells 31b and 31d of the reaction units 3A and 3B. A circulation channel 45 is provided which connects the supply port 34a and the electron acceptor discharge port 34b and circulates the electron acceptor. The structure of the reaction sections 3A and 3B is the same as that of the reaction section 3 in the first embodiment, and the description of the same structure as in the first embodiment is omitted.

本実施態様の処理装置1Cは、複数の反応部3A、3Bを設け、反応部3A、3Bにおける第1のセル31a、31cに供給する処理水W1と電子受容体の流路を切り替えるとともに、それぞれの反応部3A、3Bにおける第2のセル31b、31dに供給する電子受容体を循環させることで、電極反応を進行させる反応部(図5では反応部3A)と、電極に堆積した硫黄成分を除去する反応部(図5では反応部3B)とを並行して稼働させることができる。これにより、電極反応効率を低下させることなく、電極表面に堆積した硫黄成分の除去も効果的に行うことが可能となる。また、反応部3A、3Bの第2のセル31b、31dに供給される電子受容体について、循環させて利用することが可能となるため、電子受容体に係るコスト低減ができるという効果も奏する。 The processing apparatus 1C of this embodiment is provided with a plurality of reaction units 3A and 3B, switches the flow paths of the treated water W1 and the electron acceptor supplied to the first cells 31a and 31c in the reaction units 3A and 3B, and By circulating the electron acceptor supplied to the second cells 31b and 31d in the reaction parts 3A and 3B, the reaction part (reaction part 3A in FIG. 5) that advances the electrode reaction and the sulfur component deposited on the electrode is removed. The reaction section to be removed (reaction section 3B in FIG. 5) can be operated in parallel. This makes it possible to effectively remove the sulfur component deposited on the electrode surface without lowering the electrode reaction efficiency. In addition, since the electron acceptors supplied to the second cells 31b and 31d of the reaction sections 3A and 3B can be circulated and used, there is an effect that the cost of the electron acceptors can be reduced.

図5に基づき、本実施態様の硫黄除去手段4における流路切替部43、44及び循環流路45の一例について説明する。
図5に示すように、流路切替部43としては、処理槽2からの処理水W1を反応部3A、3Bの第1のセル31a、31cに供給するための配管L14と、配管L14上に設けられた流路切替機構43aからなるものが挙げられる。
また、流路切替部44としては、電子受容体供給槽44b内の電子受容体を反応部3A、3Bの第1のセル31a、31cに供給するための配管L15と、配管L15上に設けられた流路切替機構44aからなるものが挙げられる。なお、電子受容体供給槽44b内に収容される電子受容体は特に限定されないが、調製の容易性や、入手に係るコスト面などから、空気を曝気した水を用いることが挙げられる。
なお、流路切替機構43a、44aとしては、図5に示すように、分流型三方弁を用いるほか、各配管にバルブを設けるものとしてもよい。
Based on FIG. 5, an example of the channel switching units 43 and 44 and the circulation channel 45 in the sulfur removal means 4 of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 5, the channel switching unit 43 includes a pipe L14 for supplying the treated water W1 from the treatment tank 2 to the first cells 31a and 31c of the reaction units 3A and 3B, and a pipe L14 on the pipe L14. The thing which consists of the provided flow-path switching mechanism 43a is mentioned.
Further, as the channel switching unit 44, a pipe L15 for supplying the electron acceptor in the electron acceptor supply tank 44b to the first cells 31a and 31c of the reaction units 3A and 3B, and a pipe L15 provided on the pipe L15. and a channel switching mechanism 44a. The electron acceptor accommodated in the electron acceptor supply tank 44b is not particularly limited, but from the standpoint of ease of preparation and cost associated with acquisition, water aerated with air may be used.
As the channel switching mechanisms 43a and 44a, as shown in FIG. 5, in addition to using a branch type three-way valve, a valve may be provided in each pipe.

循環流路45としては、反応部3A、3Bの第2のセル31b、31dにおける電子受容体供給口34a及び電子受容体排出口34b間を接続して、第2のセル31b、31dの間で電子受容体を循環させるためのものである。例えば、図5に示すように、反応部3Aの第2のセル31bに電子受容体を供給する配管L16a、反応部3Aの第2のセル31bで反応した後の電子受容体を排出する配管L16b、反応部3Bの第2のセル31dに反応部3Aで反応した後の電子受容体を供給する配管L16c、反応部3Bの第2のセル31dで反応した後の電子受容体を排出する配管L16dを備え、配管L16bと配管L16cを接続し、配管L16dと配管L16aを接続して、循環流路45を形成する。 As the circulation flow path 45, the electron acceptor supply port 34a and the electron acceptor discharge port 34b in the second cells 31b and 31d of the reaction sections 3A and 3B are connected, and It is for circulating the electron acceptor. For example, as shown in FIG. 5, a pipe L16a for supplying the electron acceptor to the second cell 31b of the reaction section 3A, and a pipe L16b for discharging the electron acceptor after the reaction in the second cell 31b of the reaction section 3A. , a pipe L16c for supplying the electron acceptor after reaction in the reaction portion 3A to the second cell 31d of the reaction portion 3B, and a pipe L16d for discharging the electron acceptor after reaction in the second cell 31d of the reaction portion 3B. , connecting the pipes L16b and L16c, and connecting the pipes L16d and L16a to form the circulation flow path 45 .

なお、反応部3A、3Bの第1のセル31a、31cで反応した処理水W2は、それぞれのセル31a、31cに設けられた処理水排出口及び配管L17、L18を介してセル外に排出される。ここで、配管L17、L18は、図5に示すように、処理水W2を系外に排出するものであってもよく、処理水W2を処理槽2に返送し、循環させるものとしてもよい。
なお、処理槽2における反応を阻害しないよう、処理槽2に返送する処理水W2としては、電子受容体供給槽44bから電子受容体が供給されたものが含まれないようにすることが好ましい。
このため、処理水W2の流路を系外あるいは処理槽2へと切り替えるものとしてもよい。例えば、配管L17、L18上に流路切替機構を備えることや、それぞれの処理水排出口に接続する配管を2本とし、電子受容体供給槽44bから供給された電子受容体を含む処理水W2を系外に排出する配管と、それ以外の処理水W2を処理槽2に返送する配管とを設けることなどが挙げられる。
The treated water W2 that has reacted in the first cells 31a and 31c of the reaction units 3A and 3B is discharged outside the cells through treated water outlets and pipes L17 and L18 provided in the respective cells 31a and 31c. be. Here, as shown in FIG. 5, the pipes L17 and L18 may discharge the treated water W2 out of the system, or may return the treated water W2 to the treatment tank 2 for circulation.
In order not to inhibit the reaction in the processing tank 2, it is preferable that the treated water W2 returned to the processing tank 2 does not contain the electron acceptor supplied from the electron acceptor supply tank 44b.
Therefore, the flow path of the treated water W2 may be switched to the outside of the system or to the treatment tank 2. FIG. For example, a channel switching mechanism is provided on the pipes L17 and L18, two pipes are connected to the respective treated water outlets, and the treated water W2 containing the electron acceptors supplied from the electron acceptor supply tank 44b is used. to the outside of the system, and a pipe for returning the other treated water W2 to the treatment tank 2.

本実施態様における硫黄除去手段4として流路切替部43、44及び循環流路45を用いた場合の硫黄除去に係る工程について具体的に説明する。
処理装置1Cにおいて、反応部3Aの第1のセル31a側をアノードとし、反応部3Aの電極反応が安定した出力で進行している間は、配管L14上の流路切替機構43aにより、第1のセル31a側への処理水W1の流路を形成する。一方、流路切替部44は、反応部3Bの第1のセル31cに電子受容体供給槽44b内の電子受容体を供給する流路を形成する。また、このとき、反応部3Aの第2のセル31bには、配管L16aから電子受容体が供給され、反応後の電子受容体は配管L16b及び配管L16cを介して、反応部3Bの第2のセル31d内に供給される。
このとき、反応部3Aでは、電極33aをアノードとし、電極33bをカソードとする電極反応が進行する。一方、反応部3Bでは、第2のセル31dに対し、反応後の電子受容体、すなわち還元性の高い物質が供給され、第1のセル31cには、電子受容体供給槽44b内の電子受容体が供給される。したがって、反応部3Bでは、電極33cをカソードとし、電極33dをアノードとする電極反応が進行することになる。
そして、処理装置1Cにおける処理が継続され、反応部3Aの電極(電極33a)表面に硫黄が堆積し、電極反応効率(出力)が低下あるいは低下傾向となった場合、流路切替機構43aにより、処理水W1の流路を反応部3A側の第1のセル31aから反応部3B側の第1のセル31cに切り替え、反応部3Aの第1のセル31aへの処理水W1の供給を停止して、反応部3Bの第1のセル31cへ処理水W1を供給する。このとき、流路切替機構44aも切り替えを行い、電子受容体供給槽44bからの電子受容体が、反応部3Aの第1のセル31aに供給されるようにする。このとき、第2のセル31bには還元性の高い物質(反応後の電子受容体)が供給されるようにする。これにより、反応部3Aでは、電極33aをカソード、電極33bをアノードとする反応が進行し、式5及び式6に基づき、電極33a表面に堆積した硫黄成分が除去される。
A process for removing sulfur when the flow path switching units 43 and 44 and the circulation flow path 45 are used as the sulfur removal means 4 in this embodiment will be specifically described.
In the processing apparatus 1C, the first cell 31a side of the reaction section 3A is used as an anode, and while the electrode reaction of the reaction section 3A is progressing with a stable output, the flow path switching mechanism 43a on the pipe L14 switches the first forming a flow path for the treated water W1 to the side of the cell 31a. On the other hand, the channel switching unit 44 forms a channel for supplying the electron acceptor in the electron acceptor supply tank 44b to the first cell 31c of the reaction unit 3B. At this time, the electron acceptor is supplied from the pipe L16a to the second cell 31b of the reaction part 3A, and the electron acceptor after the reaction is supplied to the second cell 31b of the reaction part 3B via the pipe L16b and the pipe L16c. supplied into the cell 31d.
At this time, in the reaction section 3A, an electrode reaction progresses with the electrode 33a as the anode and the electrode 33b as the cathode. On the other hand, in the reaction section 3B, the second cell 31d is supplied with the electron acceptor after the reaction, that is, the highly reducing substance, and the first cell 31c is supplied with the electron acceptor in the electron acceptor supply tank 44b. body supplied. Therefore, in the reaction section 3B, an electrode reaction proceeds with the electrode 33c as the cathode and the electrode 33d as the anode.
Then, when the processing in the processing apparatus 1C is continued, sulfur accumulates on the surface of the electrode (electrode 33a) of the reaction section 3A, and the electrode reaction efficiency (output) decreases or tends to decrease, the channel switching mechanism 43a The flow path of the treated water W1 is switched from the first cell 31a on the side of the reaction section 3A to the first cell 31c on the side of the reaction section 3B, and the supply of the treated water W1 to the first cell 31a of the reaction section 3A is stopped. Then, the treated water W1 is supplied to the first cell 31c of the reaction section 3B. At this time, the channel switching mechanism 44a is also switched so that the electron acceptor from the electron acceptor supply tank 44b is supplied to the first cell 31a of the reaction section 3A. At this time, a highly reducing substance (electron acceptor after reaction) is supplied to the second cell 31b. As a result, in the reaction section 3A, the reaction proceeds with the electrode 33a as the cathode and the electrode 33b as the anode, and the sulfur component deposited on the surface of the electrode 33a is removed based on Equations (5) and (6).

なお、循環流路45上に電子受容体または反応後の電子受容体を貯留する貯留部を設けるものとしてもよい。これにより、第1のセル31a、31cに係る処理水W1と電子受容体の流路切り替えに応じ、第2のセル31bに適した電子受容体(あるいは反応後の電子受容体)の供給を容易に行うことが可能となる。 A reservoir for storing the electron acceptor or the reacted electron acceptor may be provided on the circulation channel 45 . This facilitates supply of an electron acceptor (or an electron acceptor after reaction) suitable for the second cell 31b in accordance with the switching of the flow paths of the treated water W1 and the electron acceptor related to the first cells 31a and 31c. It becomes possible to go to

また、本実施態様の硫黄除去手段4で除去された硫黄成分を、硫黄含有物質として活用するために、硫黄含有物質生成装置5を用い、有益な硫黄含有物質として活用することが好ましい。なお、本実施態様の硫黄除去手段4により除去される硫黄成分は、第2の実施態様で説明したものと同様のものが回収される。したがって、本実施態様の硫黄含有物質生成装置5は、第2の実施態様において説明したものと同様の構成を用いることができる。 Moreover, in order to utilize the sulfur component removed by the sulfur removing means 4 of the present embodiment as a sulfur-containing substance, it is preferable to use the sulfur-containing substance generator 5 and utilize it as a useful sulfur-containing substance. The sulfur component removed by the sulfur removal means 4 of this embodiment is recovered as described in the second embodiment. Therefore, the sulfur-containing substance generator 5 of this embodiment can have the same configuration as that described in the second embodiment.

以上のように、本実施態様における処理装置1C及び処理装置1Cを用いた処理方法は、複数の反応部を設け、反応部に供給する処理水及び電子受容体の流路を切り替えること及び電子受容体を循環利用することで、反応部におけるアノードとカソードを入れ替えることができる。これにより、電極反応を進行させる反応部と、表面に硫黄成分が堆積した電極に対し、硫黄成分を除去する反応を進行させる反応部とを並行に処理させることが可能となる。これにより、反応部から電極を取り出すことなく、電極表面に堆積した硫黄除去を行うことができるとともに、反応部における処理を連続して行うことが可能となる。 As described above, the treatment apparatus 1C and the treatment method using the treatment apparatus 1C in this embodiment include providing a plurality of reaction units, switching the flow paths of the treated water and the electron acceptor supplied to the reaction units, and By recycling the body, the anode and cathode in the reaction section can be exchanged. As a result, it is possible to treat in parallel the reaction section that advances the electrode reaction and the reaction section that advances the reaction for removing the sulfur component from the electrode having the sulfur component deposited on the surface. This makes it possible to remove sulfur accumulated on the surface of the electrode without removing the electrode from the reaction section, and to perform the treatment in the reaction section continuously.

〔第4の実施態様〕
図6は、本発明の第4の実施態様における処理装置を示す概略説明図である。
第4の実施態様に係る処理装置1Dは、処理槽2、反応部3、硫黄除去手段4を備える処理装置であって、第3の実施態様に係る処理装置1Cにおいて、反応部3を1つにし、流路切替部43、44に対する制御部46を設けたものである。
図6に示すように、本実施態様における処理装置1Dは、反応部3に対し、硫黄除去手段4として、反応部3の第1のセル31aに供給する処理水W1の流路を切り替える流路切替部43と、流路切替部43と連動して、反応部3の第1のセル31aに供給する電子受容体の流路を切り替える流路切替部44と、処理水W1の供給・停止を行う制御部46とを備え、反応部3の第2のセル31bには、電子受容体あるいは反応後の電子受容体を貯留する貯留槽47a、47bを設けるものである。なお、第3の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Fourth embodiment]
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram showing a processing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
A processing apparatus 1D according to the fourth embodiment is a processing apparatus including a processing tank 2, a reaction section 3, and a sulfur removing means 4, and is the processing apparatus 1C according to the third embodiment, in which one reaction section 3 is provided. , and a control unit 46 for the flow path switching units 43 and 44 is provided.
As shown in FIG. 6, the processing apparatus 1D in the present embodiment is configured to switch the flow path of the treated water W1 supplied to the first cell 31a of the reaction section 3 as the sulfur removal means 4 in the reaction section 3. A switching unit 43 and a channel switching unit 44 for switching the channel of the electron acceptor to be supplied to the first cell 31a of the reaction unit 3 in conjunction with the channel switching unit 43 to switch the supply/stop of the treated water W1. The second cell 31b of the reaction unit 3 is provided with storage tanks 47a and 47b for storing the electron acceptor or the electron acceptor after the reaction. The description of the same configuration as that of the third embodiment will be omitted.

本実施態様の処理装置1Dは、2つの流路切替部を備える1つの反応部3において、流路切替部の制御により処理水W1の供給・停止を行うことで、電極反応を進行させる反応部と、電極に堆積した硫黄成分を除去する反応部とを時間差で稼働させることができる。これにより、電極反応効率を低下させることなく、電極表面に堆積した硫黄成分の除去も効果的に行うことが可能となる。 In the processing apparatus 1D of this embodiment, in one reaction unit 3 having two flow path switching units, the supply and stop of the treated water W1 is performed by controlling the flow path switching unit, thereby advancing the electrode reaction. and the reaction section for removing the sulfur component deposited on the electrode can be operated with a time lag. This makes it possible to effectively remove the sulfur component deposited on the electrode surface without lowering the electrode reaction efficiency.

流路切替部43及び44は、上述した第3の実施態様で説明した構造を用いることができる。なお、本実施態様においては、図6に示すように、配管L14及び配管L15に分岐を設ける必要がないため、流路切替機構43a、44aとしては、各配管にバルブを設けるものとすることが挙げられる。 The flow path switching units 43 and 44 can use the structure described in the above third embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 6, since there is no need to provide a branch in the pipe L14 and the pipe L15, the flow path switching mechanisms 43a and 44a may be provided with valves in each pipe. mentioned.

制御部46は、流路切替部43及び44における流路切替機構43a及び44aの開閉動作に係る制御を行うものである。
本実施態様における制御部46による制御の一例としては、日中など、処理槽2による嫌気処理が活発に行われ、処理水W1量が増加する時間帯には、電極反応による発電や脱硫処理を積極的に行うように、流路の切り替えを行うことが好ましい。すなわち、処理槽2からの処理水W1を第1のセル31aに供給し、電極33aをアノード、電極33bをカソードとする電極反応を行うように流路切替部43及び44を制御することが挙げられる。また、このとき、第2のセル31bの配管L16bから排出される反応後の電子受容体を貯留槽47aに貯留しておくことが好ましい。
一方、夜間など処理槽2からの処理水W1量が低減する時間帯には、電極表面に堆積した硫黄成分を除去する操作を主に行うように、流路の切り替えを行うことが好ましい。すなわち、処理槽2からの処理水W1を停止し、第1のセル31aに電子受容体供給槽44bからの電子受容体を供給するように流路切替部43及び44を制御することが挙げられる。また、併せて、貯留槽47aに貯留した反応後の電子受容体を、配管L16aを介して第2のセル31bに供給することで、電極33aをカソード、電極33bをアノードとする電極反応が進行し、電極(電極33a)表面に堆積した硫黄成分を除去することが可能となる。なお、このとき第2のセル31bの配管L16bから排出される電子受容体を貯留槽47bに貯留し、再び電極33aをアノードとする電極反応を行う際に再利用するものとしてもよい。
また、制御部46は、反応部3における電極反応の反応効率(出力)に係るデータ取得を行うデータ取得部と、データ取得部で取得した出力データに基づき硫黄除去工程の実行タイミングを演算する演算部を備えることがより好ましい。これにより、硫黄除去に係る流路切替部43、44の制御(流路切替機構43a及び44aの開閉動作)を、より精度高く、好適なタイミングで実行することが可能となる。
The control unit 46 controls the opening and closing operations of the channel switching mechanisms 43 a and 44 a in the channel switching units 43 and 44 .
As an example of the control by the control unit 46 in this embodiment, during the daytime when the anaerobic treatment by the treatment tank 2 is actively performed and the amount of treated water W1 increases, power generation by electrode reaction and desulfurization treatment are performed. It is preferable to switch the flow path so as to actively perform the switching. That is, the flow path switching units 43 and 44 are controlled so that the treated water W1 from the treatment tank 2 is supplied to the first cell 31a and an electrode reaction is performed with the electrode 33a as the anode and the electrode 33b as the cathode. be done. At this time, it is preferable to store the reacted electron acceptor discharged from the pipe L16b of the second cell 31b in the storage tank 47a.
On the other hand, during a period of time when the amount of treated water W1 from the treatment tank 2 is reduced, such as at night, it is preferable to switch the flow path so as to mainly remove the sulfur component deposited on the electrode surface. That is, the flow switching units 43 and 44 are controlled so that the treated water W1 from the treatment tank 2 is stopped and the electron acceptor from the electron acceptor supply tank 44b is supplied to the first cell 31a. . At the same time, by supplying the post-reacted electron acceptor stored in the storage tank 47a to the second cell 31b through the pipe L16a, the electrode reaction proceeds with the electrode 33a as the cathode and the electrode 33b as the anode. This makes it possible to remove the sulfur component deposited on the surface of the electrode (electrode 33a). At this time, the electron acceptor discharged from the pipe L16b of the second cell 31b may be stored in the storage tank 47b and reused when the electrode reaction is performed again using the electrode 33a as the anode.
The control unit 46 also includes a data acquisition unit that acquires data related to the reaction efficiency (output) of the electrode reaction in the reaction unit 3, and an operation that calculates the execution timing of the sulfur removal process based on the output data acquired by the data acquisition unit. It is more preferable to have a part. As a result, the control of the channel switching units 43 and 44 (opening/closing operations of the channel switching mechanisms 43a and 44a) relating to sulfur removal can be performed with higher accuracy and at suitable timing.

以上のように、本実施態様における処理装置1D及び処理装置1Dを用いた処理方法は、1つの反応部において、反応部に供給する処理水及び電子受容体の流路の切り替えについて、処理水の供給・停止を制御する制御部を設け、反応部に対する処理水の供給と電子受容体の供給に時間差を設けることで、アノードとカソードを入れ替えることができる。これにより、反応部から電極を取り出すことなく、電極表面に堆積した硫黄除去を行うことができるとともに、反応部における処理を連続して行うことが可能となる。また、制御部を設けることにより、処理水W1量の時間変動に応じ、発電や脱硫処理を主に行う時間帯と、電極表面に堆積した硫黄成分の除去処理を主に行う時間帯を分けるなど、処理装置全体として効率的な運転を可能とする制御を行うことが可能となる。 As described above, the treatment apparatus 1D and the treatment method using the treatment apparatus 1D according to the present embodiment are such that, in one reaction section, switching of the flow paths of the treated water and the electron acceptor supplied to the reaction section is Anode and cathode can be exchanged by providing a control section for controlling supply/stop and providing a time lag between the supply of treated water and the supply of electron acceptors to the reaction section. This makes it possible to remove sulfur accumulated on the surface of the electrode without removing the electrode from the reaction section, and to perform the treatment in the reaction section continuously. In addition, by providing a control unit, according to the time fluctuation of the amount of treated water W1, the time period for mainly performing power generation and desulfurization treatment and the time period for mainly removing sulfur components deposited on the electrode surface can be divided. , it becomes possible to perform control that enables efficient operation of the processing apparatus as a whole.

〔第5の実施態様〕
図7は、本発明の第5の実施態様における処理装置を示す概略説明図である。
第5の実施態様に係る処理装置1Eは、処理槽2、反応部3、硫黄除去手段4を備える処理装置であって、硫黄除去手段4として、反応部3における電極33aと33bの配置を入れ替える電極入替手段48を設けたものである。なお、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
[Fifth embodiment]
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram showing a processing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
A processing apparatus 1E according to the fifth embodiment is a processing apparatus comprising a processing tank 2, a reaction section 3, and a sulfur removing means 4, and the electrodes 33a and 33b in the reaction section 3 are exchanged as the sulfur removing means 4. An electrode replacement means 48 is provided. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

上述したように、本発明に係る処理装置における硫黄除去手段4は、流路の切り替えにより、反応部におけるアノードとカソードを入れ替えるものとしてもよいが、本実施態様の処理装置1Eにおける硫黄除去手段4のように、反応部3における電極配置を直接入れ替える電極入替手段48を設けるものとしてもよい。これにより、処理装置1Eにおいて流路を増やすことなく、アノードとカソードを簡便に変更することができる。
本実施態様の硫黄除去手段4(電極入替手段48)により、アノード側で使用することで硫黄成分が堆積した電極について、カソード側で使用することで、式5及び式6に基づき、堆積した硫黄成分を除去することが可能となる。
このとき、電極入替手段48としては、電極33a及び電極33bの表面が露出した状態で筐体内に配置し、反応部3から取り出し可能とした電極ユニットとして反応部3に設け、この電極ユニットを取り出して半回転させて再度設置することなどが挙げられる。これにより、電極33a及び33bの配置を容易に入れ替えることが可能となるとともに、電極33a及び電極33bのメンテナンス時においても、反応部3から取り出すことが容易となるため、メンテナンス作業が容易となる。
As described above, the sulfur removal means 4 in the treatment apparatus according to the present invention may replace the anode and the cathode in the reaction section by switching the flow path. , an electrode replacement means 48 for directly replacing the electrode arrangement in the reaction section 3 may be provided. Thereby, the anode and the cathode can be easily changed without increasing the number of flow paths in the processing apparatus 1E.
By using the sulfur removal means 4 (electrode replacement means 48) of this embodiment, the electrode on which the sulfur component is deposited by using it on the anode side is used on the cathode side. components can be removed.
At this time, as the electrode replacement means 48, the electrodes 33a and 33b are arranged in the housing with their surfaces exposed, and provided in the reaction section 3 as an electrode unit that can be taken out from the reaction section 3, and this electrode unit is taken out. For example, it can be installed again by rotating it half a turn. As a result, the arrangement of the electrodes 33a and 33b can be easily exchanged, and the electrodes 33a and 33b can be easily removed from the reaction section 3 during maintenance, thereby facilitating maintenance work.

以上のように、本実施態様における処理装置1E及び処理装置1Eを用いた処理方法は、電極配置を入れ替えることで、反応部におけるアノードとカソードを入れ替えることができる。これにより、アノード側の電極反応が進行することで表面に硫黄成分が堆積した電極を、容易にカソード側の反応に供することが可能となる。これにより、電極表面に堆積した硫黄除去を行うことができるとともに、反応部における処理を連続して行うことが可能となる。 As described above, in the processing apparatus 1E and the processing method using the processing apparatus 1E in this embodiment, the anode and cathode in the reaction section can be switched by switching the electrode arrangement. As a result, the electrode reaction on the anode side proceeds so that the electrode having the sulfur component deposited on the surface can be easily subjected to the reaction on the cathode side. This makes it possible to remove sulfur deposited on the surface of the electrode and to perform the treatment in the reaction section continuously.

本発明の処理装置は、被処理水Wのような液体成分を処理槽2において嫌気処理するものに限定されない。また、反応部3に供給する処理水は、処理槽2から直接排出されるものに限定されない。
以下、本発明の処理装置における別態様として、処理対象である被処理物がバイオマスなどの固体成分からなるものについて例示する。
The treatment apparatus according to the present invention is not limited to anaerobic treatment of liquid components such as the water W to be treated in the treatment tank 2 . Moreover, the treated water supplied to the reaction section 3 is not limited to the one discharged directly from the treatment tank 2 .
In the following, another embodiment of the processing apparatus of the present invention is exemplified in which the object to be processed is composed of a solid component such as biomass.

〔第6の実施態様〕
図8は、本発明の第6の実施態様における処理装置を示す概略説明図である。
第6の実施態様に係る処理装置1Fは、図8に示すように、処理槽2と反応部3の間に、固液分離部6を備え、さらに硫黄除去手段4を備えるものである。なお、図8には、硫黄除去手段4として、硫黄処理槽40を用いるものを示しているが、これに限定されるものではなく、本実施態様における処理装置1Fには、上述した硫黄除去手段4を適宜選択することができる。
また、処理装置1Fは、処理槽2に被処理物Sを導入する導入配管L20、処理槽2と固液分離部6を接続する接続配管L21、固液分離部6で分離された処理水W4を反応部3に導入する導入配管L22、固液分離部6で分離された固形物を系外に排出する排出配管L23、反応部3から処理水W2を系外に排出する排出配管L24を備えている。
[Sixth embodiment]
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram showing a processing apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 8, the treatment apparatus 1F according to the sixth embodiment comprises a solid-liquid separation section 6 between the treatment tank 2 and the reaction section 3, and further comprises sulfur removal means 4. As shown in FIG. Although FIG. 8 shows that the sulfur removal means 4 uses the sulfur treatment tank 40, it is not limited to this, and the treatment apparatus 1F in this embodiment includes the sulfur removal means 4 can be selected as appropriate.
The processing apparatus 1F also includes an introduction pipe L20 for introducing the object S to be processed into the processing tank 2, a connection pipe L21 connecting the processing tank 2 and the solid-liquid separation unit 6, and treated water W4 separated by the solid-liquid separation unit 6. into the reaction unit 3, a discharge pipe L23 for discharging the solid matter separated by the solid-liquid separation unit 6 to the outside of the system, and a discharge pipe L24 for discharging the treated water W2 from the reaction unit 3 to the outside of the system. ing.

図8に示した処理装置1Fでは、被処理物Sに対して処理槽2による嫌気処理を行い、固液分離部6において嫌気処理を経た後の排出物(処理液W3)を処理水W4(濾液)と固形物に分離し、処理水W4を反応部3に導入する。これにより、被処理物Sの嫌気処理後の排出物を活用し、より効率的なエネルギーの回収・利用あるいは脱硫処理が可能となる。
以下、処理装置1Fの構成について説明する。
In the processing apparatus 1F shown in FIG. 8, the object S to be processed is subjected to anaerobic processing in the processing tank 2, and the effluent (processed liquid W3) after the anaerobic processing in the solid-liquid separation section 6 is converted into the processed water W4 ( Filtrate) and solids are separated, and treated water W4 is introduced into the reaction section 3 . As a result, by utilizing the effluent after the anaerobic treatment of the object S to be treated, more efficient energy recovery/utilization or desulfurization treatment becomes possible.
The configuration of the processing device 1F will be described below.

(処理槽)
本実施態様における処理槽2は、バイオマスなどの固体成分に対して嫌気処理を行うものである。
本実施態様における処理槽2で行う嫌気処理としては、処理コストや生成ガスの有用性の観点から、メタンを生成するメタン発酵が特に好ましい。したがって、処理槽2は、被処理物Sの消化を行う消化設備として機能する構造を有することが好ましい。より具体的には、処理槽2は、消化槽として公知の構造を有することが好ましく、消化槽に係る具体的な構造については特に限定されない。
(Treatment tank)
The treatment tank 2 in this embodiment performs anaerobic treatment on solid components such as biomass.
As the anaerobic treatment performed in the treatment tank 2 in this embodiment, methane fermentation that produces methane is particularly preferable from the viewpoint of treatment cost and usefulness of the generated gas. Therefore, the processing tank 2 preferably has a structure that functions as digestion equipment for digesting the object S to be processed. More specifically, the processing tank 2 preferably has a structure known as a digestion tank, and the specific structure of the digestion tank is not particularly limited.

処理槽2において、嫌気処理のうち、特にメタン発酵を行う場合、被処理物Sを処理した後の排出物(処理液W3)中には、メタンのほか、硫化水素、水素、アンモニア等が生成する。なお、これら生成物は、本発明における還元性物質に相当するものである。 In the treatment tank 2, especially when methane fermentation is performed among anaerobic treatments, in addition to methane, hydrogen sulfide, hydrogen, ammonia, etc. are generated in the effluent (treated liquid W3) after treating the object S to be treated. do. These products correspond to reducing substances in the present invention.

処理槽2で処理された被処理物Sは還元性物質を含有する排出物(処理液W3)となり、接続配管L2を介して、固液分離部6へ導入される。 The object S to be treated that has been treated in the treatment tank 2 becomes an effluent (treatment liquid W3) containing a reducing substance, and is introduced into the solid-liquid separation section 6 via the connecting pipe L2.

(固液分離部)
固液分離部6は、処理槽2から導入された処理液W3を、固形物と処理水W4に分離処理するためのものである。
ここで、固液分離部6で分離処理される処理液W3は、処理槽2で嫌気処理された後の排出物であり、余剰汚泥などの泥状物を含む固液混合物(スラッジ)である。また、処理液W3中には、メタン発酵により生成した還元性物質が含有されている。
したがって、固液分離部6で処理液W3を固液分離し、還元性物質を含有する処理水W4を回収して後段の反応部3に導入することで、還元性物質を電子供与体とする反応を進行させることが可能となる。
(Solid-liquid separator)
The solid-liquid separation unit 6 separates the treatment liquid W3 introduced from the treatment tank 2 into solids and treated water W4.
Here, the treated liquid W3 to be separated and treated in the solid-liquid separation unit 6 is the effluent after the anaerobic treatment in the treatment tank 2, and is a solid-liquid mixture (sludge) containing muddy matter such as excess sludge. . Further, the treated liquid W3 contains reducing substances produced by methane fermentation.
Therefore, the treatment liquid W3 is solid-liquid separated in the solid-liquid separation unit 6, and the treatment water W4 containing the reducing substance is recovered and introduced into the subsequent reaction unit 3, so that the reducing substance is used as an electron donor. It becomes possible to proceed the reaction.

固液分離部6としては、処理液W3中に含まれる固形物と処理水W4とを分離することができるものであればよく、特に限定されない。例えば、凝集沈殿槽、沈殿槽のような沈降分離式によるものや、遠心分離機を備える遠心分離式によるもののほか、ベルトプレス脱水機やスクリュープレス脱水機のような加圧濾過装置を備えるものなどが挙げられる。 The solid-liquid separation unit 6 is not particularly limited as long as it can separate the solids contained in the treated liquid W3 and the treated water W4. For example, sedimentation separation tanks such as coagulation sedimentation tanks and sedimentation tanks, centrifugal separation tanks equipped with centrifuges, belt press dehydrators and screw press dehydrators equipped with pressurized filtration equipment, etc. are mentioned.

固液分離部6で分離された処理水W4は、還元性物質を含有する処理水(処理水W1に相当)として導入配管L22を介し、反応部3へ導入される。一方、固液分離部6で分離された固形物は、排出配管L23を介して系外に排出される。このとき、排出配管L23の後段に、固形物を処理する処理設備を設けるものとしてもよい。 The treated water W4 separated by the solid-liquid separation section 6 is introduced into the reaction section 3 via the introduction pipe L22 as treated water containing reducing substances (corresponding to treated water W1). On the other hand, the solid matter separated by the solid-liquid separation unit 6 is discharged outside the system via the discharge pipe L23. At this time, treatment equipment for treating the solid matter may be provided after the discharge pipe L23.

そして、処理水W4が導入された反応部3では、上述した処理水W1を用いた場合と同様に、処理水W4中の還元性物質を電子供与体として発電を行うとともに、処理水W4中の還元性物質のうち、硫化水素などの硫黄含有化合物を電子供与体とすることで、脱硫処理を行うことも可能となる。 Then, in the reaction unit 3 into which the treated water W4 is introduced, as in the case of using the treated water W1 described above, power is generated using the reducing substances in the treated water W4 as electron donors, and the By using a sulfur-containing compound such as hydrogen sulfide among reducing substances as an electron donor, it is also possible to perform desulfurization treatment.

以上のように、本実施態様の処理装置1F及び処理装置1Fを用いた処理方法により、被処理物の嫌気処理後の排出物を活用し、固体成分からなる被処理物の嫌気処理においても、発電による効率的なエネルギーの回収・利用や脱硫処理を行うことが可能となる。特に、嫌気処理後の排出物を固液分離した濾液中に含まれる還元性物質を用いた電極反応を可能とすることで、嫌気処理で用いる微生物による物質移動の阻害や、微生物の代謝速度に基づく律速段階がなく、発電効率や脱硫処理効率の向上が可能となる。また、微生物燃料電池による発電と比べて設備を小型化することができる。さらに、脱硫処理のための設備を別途設けることなく、効率的な脱硫処理を実施することが可能となる。 As described above, according to the treatment apparatus 1F of the present embodiment and the treatment method using the treatment apparatus 1F, the effluent after the anaerobic treatment of the object to be treated is utilized, and even in the anaerobic treatment of the object to be treated consisting of solid components, Efficient recovery and utilization of energy from power generation and desulfurization treatment become possible. In particular, by enabling the electrode reaction using the reducing substances contained in the filtrate obtained by solid-liquid separation of the effluent after anaerobic treatment, it is possible to inhibit mass transfer by microorganisms used in anaerobic treatment and reduce the metabolic rate of microorganisms. There is no rate-determining step based on this, and it is possible to improve power generation efficiency and desulfurization treatment efficiency. In addition, the equipment can be made smaller than power generation by microbial fuel cells. Furthermore, it is possible to perform efficient desulfurization treatment without separately providing equipment for desulfurization treatment.

なお、上述した実施態様は、処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置の一例を示すものである。本発明に係る処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置を変形してもよい。 In addition, the embodiment mentioned above shows an example of a processing apparatus, a processing method, and a sulfur-containing substance generation apparatus. The treatment apparatus, treatment method, and sulfur-containing substance generation apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and within the scope of not changing the gist of the claims, the treatment apparatus and treatment according to the above-described embodiments. Variations may be made in the method as well as the sulfur containing material generator.

例えば、本実施態様における処理装置は、絶縁機構を設けるものとしてもよい。絶縁機構は、反応部3で反応する処理水W1以外の処理水(処理水W2)を絶縁することができるものであればよく、特に限定されない。
絶縁機構による絶縁手段としては、例えば、反応部3の電極33aと処理水W2との電気的な接触(液絡)の解消あるいは液絡時間の短縮が挙げられる。このような液絡解消手段又は液絡時間の短縮手段の例としては、処理水W2の流れを不連続(断続的)とする手段や、処理水W2に空気などの絶縁体を介在させる手段、あるいはこれらの手段を組み合わせるもの等が挙げられる。これにより、反応部3で生成した電子が電極33a及び電極33bの間以外に流れることを防ぎ、電極反応効率を向上させるものである。
なお、本実施態様における処理装置は、第1の実施態様に示したような処理装置を構成する構造物(処理槽や配管)に係る絶縁を併せて行うものとしてもよい。これにより、より一層の絶縁効果を得ることができ、反応部3における電極反応効率を向上させることが可能となる。
For example, the processing apparatus in this embodiment may be provided with an insulation mechanism. The insulation mechanism is not particularly limited as long as it can insulate the treated water (treated water W2) other than the treated water W1 that reacts in the reaction section 3 .
Examples of insulating means by the insulating mechanism include elimination of electrical contact (liquid junction) between the electrode 33a of the reaction section 3 and the treated water W2, or shortening of the liquid junction time. Examples of such means for eliminating the liquid junction or shortening the liquid junction time include means for making the flow of the treated water W2 discontinuous (intermittent), means for interposing an insulator such as air in the treated water W2, Alternatively, a combination of these means may be used. This prevents the electrons generated in the reaction section 3 from flowing to a place other than between the electrodes 33a and 33b, thereby improving the electrode reaction efficiency.
In addition, the processing apparatus in this embodiment may also perform insulation related to structures (processing tanks and pipes) constituting the processing apparatus as shown in the first embodiment. As a result, a further insulating effect can be obtained, and the electrode reaction efficiency in the reaction section 3 can be improved.

また、例えば、本実施態様における処理装置は、一部の構造を省略し、装置構成をより簡略化するものとしてもよい。
省略可能な構造としては、例えば、イオン交換体35が挙げられる。これにより、反応部3の簡略化が可能となるとともに、メンテナンス作業が容易となる。
また、省略可能な構造の他の例としては、第2のセル31bにおける電子受容体供給口34a及び電子受容体排出口34bが挙げられる。これにより、反応部3をより簡略化することが可能となる。このとき、電極33bの一面が処理水W1又はイオン交換体35に接触し、もう一方の面が全体的に外気(空気)に直接接触する構造とすること等が挙げられる。さらに、外気側の電極33b表面に交換又は洗浄容易な通気性素材を設けることが好ましい。これにより、塵などの固体不純物が電極33b表面に付着することを抑制することができる。
Further, for example, the processing apparatus in this embodiment may be configured by omitting a part of the structure to further simplify the apparatus configuration.
Optional structures include, for example, the ion exchanger 35 . This enables simplification of the reaction section 3 and facilitates maintenance work.
Another example of an omissible structure is an electron acceptor supply port 34a and an electron acceptor outlet 34b in the second cell 31b. This makes it possible to further simplify the reaction section 3 . At this time, one surface of the electrode 33b is in contact with the treated water W1 or the ion exchanger 35, and the other surface is entirely in direct contact with the outside air (air). Furthermore, it is preferable to provide a breathable material that can be easily replaced or washed on the surface of the electrode 33b on the outside air side. This can prevent solid impurities such as dust from adhering to the surface of the electrode 33b.

また、例えば、本実施態様における処理装置は、各実施態様で示した硫黄除去手段4を複数組み合わせるものとしてもよい。複数の硫黄除去手段4を組み合わせることで、電極表面に堆積した硫黄成分を確実に除去し、電極反応効率を向上させることができる。また、処理装置に接続される硫黄含有物質生成装置において得られる有益な硫黄含有物質の量を増加させることも可能となる。 Further, for example, the treatment apparatus in this embodiment may be configured by combining a plurality of sulfur removing means 4 shown in each embodiment. By combining a plurality of sulfur removal means 4, the sulfur component deposited on the electrode surface can be reliably removed, and the electrode reaction efficiency can be improved. It is also possible to increase the amount of useful sulfur-containing material obtained in the sulfur-containing material generator connected to the processing equipment.

本発明の処理装置及び処理方法並びに硫黄含有物質生成装置は、被処理水を処理する処理に利用される。特に、被処理水を処理することにより還元性物質が発生する処理において、好適に利用されるものである。 The treatment apparatus, treatment method, and sulfur-containing substance generation apparatus of the present invention are used for treatment of water to be treated. In particular, it is suitably used in a process in which reducing substances are generated by treating the water to be treated.

1A,1B,1C,1D,1E,1F 処理装置、2 処理槽、3,3A,3B 反応部、31a,31c 第1のセル、31b,31d 第2のセル、32a,32c 処理水導入口、32b,32d 処理水排出口、33a~33d 電極、34a,34c 電子受容体供給口、34b,34d 電子受容体排出口、35 イオン交換体、4 硫黄除去手段、40 硫黄処理槽、41,43,44 流路切替部、41a,41b,43a,44a 流路切替機構、42,46 制御部、44b 電子受容体供給槽、45 循環流路、47a,47b 貯留槽、48 電極入替手段、5 硫黄含有物質生成装置、50 硫黄回収手段、50a 回収槽、50b 添加手段、50c 回収機構、51 精製手段、51a 濾過装置、51b 精製操作用装置、6 固液分離部、B1,B2 バルブ、L1,L20 導入配管、L2,L21 接続配管、L3,L23 排出配管、L4~L18 配管、L10a,L10b,L11a,L11b 分岐管、S 被処理物、W 被処理水、W1~W4 処理水(処理液) 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F treatment apparatus, 2 treatment tank, 3, 3A, 3B reaction section, 31a, 31c first cell, 31b, 31d second cell, 32a, 32c treated water inlet, 32b, 32d treated water outlet, 33a to 33d electrodes, 34a, 34c electron acceptor supply port, 34b, 34d electron acceptor outlet, 35 ion exchanger, 4 sulfur removal means, 40 sulfur treatment tank, 41, 43, 44 channel switching unit, 41a, 41b, 43a, 44a channel switching mechanism, 42, 46 control unit, 44b electron acceptor supply tank, 45 circulation channel, 47a, 47b storage tank, 48 electrode replacement means, 5 containing sulfur Substance generator 50 Sulfur recovery means 50a Recovery tank 50b Addition means 50c Recovery mechanism 51 Purification means 51a Filtration device 51b Purification operation device 6 Solid-liquid separation unit B1, B2 Valves L1, L20 Introduction Pipes L2, L21 Connection pipes L3, L23 Discharge pipes L4 to L18 Pipes L10a, L10b, L11a, L11b Branch pipes S Object to be treated W Water to be treated W1 to W4 Treated water (treated liquid)

Claims (7)

被処理物に対する嫌気処理を行う処理装置であって、
前記被処理物が嫌気処理された後の処理水と電極を接触させ、発電及び/又は処理水中の硫黄成分を除去する反応部と、
前記反応部の電極表面に堆積した硫黄成分を除去する硫黄除去手段と、を備えることを特徴とする、処理装置。
A treatment apparatus for anaerobic treatment of an object to be treated,
a reaction unit that contacts the electrode with the treated water after the object to be treated has been anaerobicly treated to generate power and/or remove sulfur components in the treated water;
and sulfur removal means for removing sulfur components deposited on the electrode surface of the reaction section.
前記硫黄除去手段は、硫黄酸化細菌を用いることを特徴とする、請求項1に記載の処理装置。 2. The treatment apparatus according to claim 1, wherein said sulfur removing means uses sulfur-oxidizing bacteria. 前記硫黄除去手段は、前記反応部に対する処理水の流路を切り替える流路切替部を備えることを特徴とする、請求項1に記載の処理装置。 2. The processing apparatus according to claim 1, wherein said sulfur removing means comprises a channel switching unit for switching a channel of treated water to said reaction unit. 前記流路切替部は、前記反応部に対する処理水の供給・停止を制御する制御部を備える
ことを特徴とする、請求項3に記載の処理装置。
4. The processing apparatus according to claim 3, wherein the flow path switching section includes a control section for controlling supply/stop of treated water to the reaction section.
前記反応部の電極配置を入れ替える電極入替手段を設けることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の処理装置。 5. The processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising electrode replacement means for replacing the electrode arrangement of said reaction section. 被処理物に対する嫌気処理を行う処理方法であって、
前記被処理物が嫌気処理された後の処理水と電極を接触させ、発電及び/又は処理水中の硫黄成分を除去する電極反応を行う反応工程と、
前記反応工程に用いる電極表面に堆積した硫黄成分を除去する硫黄除去工程と、を備えることを特徴とする、処理方法。
A treatment method for anaerobic treatment of an object to be treated,
A reaction step of contacting an electrode with the treated water after the object to be treated has been anaerobicly treated, and performing an electrode reaction to generate power and/or remove sulfur components in the treated water;
and a sulfur removal step of removing sulfur components deposited on the surface of the electrode used in the reaction step.
被処理物に対する嫌気処理を行う処理装置に接続される硫黄含有物質生成装置であって、
前記処理装置は、前記被処理物が嫌気処理された後の処理水と電極を接触させ、発電及び/又は処理水中の硫黄成分を除去する反応部と、前記反応部の電極表面に堆積した硫黄成分を除去する硫黄除去手段と、を備えており、
前記硫黄除去手段により除去された硫黄成分を回収する硫黄成分回収手段と、
前記硫黄成分回収手段で回収した硫黄成分を硫黄含有物質として精製する精製手段と、を備えることを特徴とする、硫黄含有物質生成装置。


A sulfur-containing substance generating device connected to a processing device that performs anaerobic treatment of an object to be processed,
The treatment apparatus includes a reaction section for generating power and/or removing sulfur components in the treated water by bringing the electrode into contact with the treated water after the object to be treated has been anaerobically treated, and sulfur accumulated on the electrode surface of the reaction section. sulfur removal means for removing the component,
sulfur component recovery means for recovering sulfur components removed by the sulfur removal means;
and refining means for refining the sulfur component recovered by the sulfur component recovery means as a sulfur-containing substance.


JP2021012483A 2021-01-28 2021-01-28 Treatment apparatus and treatment method, and sulfur-containing substance generator Pending JP2022115736A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021012483A JP2022115736A (en) 2021-01-28 2021-01-28 Treatment apparatus and treatment method, and sulfur-containing substance generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021012483A JP2022115736A (en) 2021-01-28 2021-01-28 Treatment apparatus and treatment method, and sulfur-containing substance generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022115736A true JP2022115736A (en) 2022-08-09

Family

ID=82747487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021012483A Pending JP2022115736A (en) 2021-01-28 2021-01-28 Treatment apparatus and treatment method, and sulfur-containing substance generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022115736A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
De Vrieze et al. Interfacing anaerobic digestion with (bio) electrochemical systems: potentials and challenges
US10099950B2 (en) Bio-electrochemical system for treating wastewater
US10851003B2 (en) Denitrification and pH control using bio-electrochemical systems
JP4610977B2 (en) Method and apparatus for treating sludge return water
Dutta et al. Spontaneous electrochemical removal of aqueous sulfide
CN100584777C (en) Method and reactor for removing organic matter, sulfide, and nitrate in wastewater synchronously
JP5127200B2 (en) Wastewater treatment equipment containing ammonia nitrogen
WO2012012647A2 (en) Denitrification and ph control using bio-electrochemical systems
WO2011069192A1 (en) Treatment of sulfide containing material
CN110902895A (en) Electrochemical membrane separation method for removing and recovering ammonia nitrogen in landfill leachate
Cerrillo et al. Hydrophobic membranes for ammonia recovery from digestates in microbial electrolysis cells: Assessment of different configurations
JP7404080B2 (en) Wastewater treatment equipment, wastewater treatment method, and treatment system
US11279619B2 (en) Process to convert a sulphur compound
CN105540996B (en) A kind of coal gasification waste water processing method and processing system
JP2022115736A (en) Treatment apparatus and treatment method, and sulfur-containing substance generator
KR20140093441A (en) Low energy consumption type waste water treatment apparatus and its operation method
JP2022067576A (en) Water treatment apparatus and water treatment method
JP2021035672A (en) Wastewater treatment apparatus, power generation apparatus, desulfurization treatment apparatus, power generation method and desulfurization method
JP2021035668A (en) Wastewater treatment apparatus and wastewater treatment method
JP2022073392A (en) Treatment system, power generator, desulfurization treatment apparatus, electric power generation method and desulfurization method
JP4299168B2 (en) Anaerobic treatment equipment
JP4838649B2 (en) Anaerobic fermentation method and biodesulfurization method
WO2023074769A1 (en) Gas processing device, gas processing method, and methane fermentation system
JP4521137B2 (en) Waste water treatment equipment
JP2022120455A (en) Reaction apparatus and reaction method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230714

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240319